電動機供電電路裝置的製作方法
2023-06-05 12:43:36 3
專利名稱：電動機供電電路裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從直流電壓源經換向電路向具有至少三個繞組的電動機供電的電路裝置，對於電動機的每個繞組出線端來說，換向電路包括包含第一和第二開關元件的換向支路，通過所述開關元件，相關的繞組出線端可以選擇性地連接到所述直流電壓源的第一端子或者經測量阻抗連接到所述直流電壓源的第二端子，所述電路裝置具有根據信號序列周期性轉換換向電路開關元件的環形計數器裝置，所述信號序列在時鐘信號的控制下循環通過所述環形計數器，所述環形計數器的一個周期相當於信號序列通過所述環形計數器裝置的一次完整循環，並且具有提供時鐘信號的時鐘頻率發生級，所述時鐘信號的時鐘頻率取決於測量電壓。
配有用於電動機旋轉電樞的位置檢測元件特別是霍爾元件的電換向直流電動機是眾所周知的。由於這些位置檢測元件是靜止的，因此電樞電壓和電動機電動勢(EMF)之間的角度對於所有負載都是固定的。而且，這種位置檢測元件會對電子控制直流電動機的簡單化和小型化產生不期望的限制。
如果能夠依靠電動機電流產生換向頻率，可以得到另一種對直流電動機線圈換向的方法。為此目的，在通向換向器的電源線上通過低電阻的串聯電阻器來測量電動機電流。為了從電動機電流的測量值得出任何與電動機(平均)功率有關的結論，形成串聯電阻器兩端電壓測量的算術平均值，即電動機電流。從測量到的電壓的該平均值，藉助於電壓頻率變換器就可以導出與該電壓成正比的頻率，直流電動機是在該頻率的基礎上進行換向的。
但是，已經發現，對於這種電路裝置的正確運行即直流電動機的正確換向來說，形成電動機靜止和最大速度之間所有電動機速度的算術平均值從電路工程的角度來看是非常複雜的。例如，市場上買得到的電路允許形成比例為50∶1的兩個極限頻率值之間的算術平均值。如果假定上限頻率對應於直流電動機的最大速度，就導致通過這種裝置不能對低速度範圍進行控制或者至少不能準確控制。
EP0156282公開了一種控制無刷直流電動機的裝置和方法，該電動機由連接到直流電壓源的逆變器電路驅動。對用於逆變器電路的直流電流進行測量。從該測量得出的測量信號在用於檢測位置電流峰值的峰值檢測器中處理為峰值信號，該信號應用於第一控制器以產生頻率控制信號。當電動機電流超過給定值時，該控制器減小頻率控制信號的值。由頻率控制信號經壓控振蕩器導出時鐘信號，其頻率經分頻器和環形計數器通過逆變器電路形成交流電動機的換向基礎。而且，由電動機電流導出的測量信號產生平均值並且因此所產生的平均值信號被頻率控制信號除以便得到速度命令信號。此外，從第二峰值檢測器中的測量信號導出第二電壓控制信號，該電壓控制信號為電動機磁化強度量並對應於電動機電流的負電流峰值。由速度命令信號和第二電壓控制信號之間的差導出脈衝寬度控制信號。在脈衝寬度控制級(定時器)，來自壓控振蕩器的時鐘信號的脈衝寬度通過該脈衝寬度控制信號受到控制。包括多個邏輯門的邏輯電路將來自環形計數器和定時器的換向信號結合起來，以便形成逆變器級的控制信號。對於電動機的起動相和制動相來說，使用來自第一峰值檢測器(正電流峰值)的峰值信號的控制器還具有控制輸入，斜坡信號從速度命令輸入經斜坡發生器送入該控制輸入。該斜坡信號在起動相和制動相中減小頻率控制信號的值，結果壓控振蕩器在起動相中產生逐漸升高的頻率，在制動相中產生逐漸降低的頻率。
該裝置不僅包括具有所述缺點的前述平均值形成裝置，而且包括一個非常大的多節控制迴路而導致非常複雜的電路裝置。除了因此而更可能產生的寄生振蕩之外，已知裝置中的換向頻率由電動機電流的峰值導出，其本身已經對實際幹擾和波動敏感了。
DE3709168公開了一種從直流幹線向多相同步電動機供電的電路裝置。該電路裝置包括將電動機電樞繞組的每一繞組相連接到直流幹線電壓的開關設備、產生開關設備開關信號的開關信號發生器以及以正確順序向開關設備提供開關信號的邏輯級。為了簡化電路裝置，在不使用轉子位置傳感器的情況下，以電壓頻率變換器、起動部分和重新起動單元構成開關信號發生器，一旦電動機達速運行，該單元就是活動的。電壓頻率變換器產生具有脈衝重複頻率的方波脈衝序列，該頻率取決於其輸入電壓並通過起動部件的起動從零上升為給定值。當電動機電流超過給定值時，依據直流幹線電壓的應用並通過重新起動單元起動起動部分。
在該電路裝置中，電動機速度跟蹤頻率，該頻率由固定電壓確定並且不受負載和電動機運行狀態的支配。如果電動機速度與該頻率失步，這種運行狀態就會由於電動機電流的增加超過了給定極限值而被檢測到。在給定時間之後，然後應用從小值逐漸增加的頻率以便重新起動電動機。根據所測量的電動機電流的控制不受影響。
DE3712185公開了一種具有脈寬調製的電流逆變器的負載電流檢測裝置。這種電流逆變器具有與直流電壓源並聯的多個支路。該電流逆變器包括上部分和下部分，每個部分都包括開關元件。每個上部分和每個下部分的開關元件連續交替地接收開關控制信號。並聯電阻器插在直流電壓源的負端子和下臂開關元件之間。電流逆變器還包括額定電流波形發生器，該發生器產生將送入負載的電流波形的引導值，載波發生器，以及採樣保持電路。每個採樣保持電路對與載波發生器產生的載波周期同步的相關並聯電阻器兩端產生的電壓進行採樣，在時間間隔期間的給定時刻導通相關的開關元件並保持該電壓。為此目的，設有參考值信號發生器電路，該電路提供參考值信號。比較器電路將該信號與載波發生器的輸出信號相比較。如果載波發生器的輸出信號超過參考值信號發生器電路的輸出信號即參考值信號，採樣信號就保持在採樣保持電路中。
因此，在DE3712185A1所公開的設備中，通過用於每個額定電流波形的多控制迴路分別測量電流逆變器各個支路中的電流並對每個支路分別進行控制。該設備也需要複雜的電路排布。
歐洲專利231046公開了一種沒有換向傳感器的無換向器直流電動機的換向電路，它包括具有多相系統的定子和永磁轉子。電動機的換向狀態取決於定子繞組上感應的電壓。產生的比較信號表示未通過電子開關元件連接到直流源的繞組電壓標記是否與取決於瞬時換向狀態的預定標記一致。在可導致繞組中出現假過零的瞬態效果而使電子開關元件被關斷的那些時間間隔過程中，該比較信號被禁止。此外，如果比較信號沒有適當的信號，開關元件總是被切換一個換向步驟。隨電壓變化的換向可以用隨電流變化的換向來代替，但這並不總是所期望的。
本發明的一個目的是提供一種向電動機供電電路裝置，所述電動機具有在沒有位置傳感器元件的情況下提供隨電動機電流變化的換向，它使用低複雜性的電路在電動機的所有運行狀態特別是所有速度下都可靠運行，
根據本發明，這一目的可以通過本說明書第一段所限定的電路裝置來實現，其中採樣保持電路具有連接到測量阻抗的輸入端，其目的是採樣測量阻抗兩端出現的測量電壓，所述環形計數器裝置在其每一個周期中控制採樣保持電路以便在時間間隔之外的可預置時刻獲得用於轉換所述換向電路的所述開關元件的測量電壓的採樣值。
本發明是基於認識到這樣一個事實通過在適當選擇的時刻採樣到電動機電流的瞬時值來提供代替難於產生的電動機電流平均值的與電動機負載有關的信息。看起來，在換向點即換向支路開關元件轉換的那一時刻，由於這些開關操作在電動機繞組中產生的瞬態以及換向電路中的不對稱，電動機電流不能提供與電動機負載有關的可靠信息，因此不應對這些時刻的電動機電流進行測量。但是，在所述幹擾因素出現的時間之外，找到至少基本與電動機負載成比例的電動機電流的瞬時值是可能的。滿足前面提到的需要的電動機電流的瞬時值的適當的採樣時刻是換向間隔的中心。在所述時刻，開關和瞬態效果沒有影響，即轉換換向電路開關元件的時間間隔沒有擴展到這些採樣時刻。
通過本發明電路裝置的直流電動機的換向，不再需要取平均值，第一次使用用於直流電動機的某些控制。特別是，具有使直流電動機同步的簡單可能性。
可以得到確定所述採樣時刻的一種特別簡單的電路裝置，因為所述環形計數器裝置由移位寄存器構成並具有多個寄存器單元，所述寄存器單元的數量相當於所述換向電路開關元件數量的至少兩倍。如果選擇兩倍於開關元件的寄存器單元，就可以通過簡單地選擇將起動採樣的採樣寄存器單元在兩個換向時刻之間將採樣時刻居中。這些換向時刻表示用於開關元件轉換的時間間隔的開始。當選擇更多數量的寄存器單元時，採樣時刻即確定採樣測量值的時刻在不需非常複雜的電路裝置的情況下也可以位於兩個換向時刻之間的另一時刻。
最好是，所述換向電路開關元件的每兩個連續的轉換操作之間的時間間隔，即兩個連續換向時刻之間的時間間隔，相當於所述時鐘信號的兩個周期，並在所述時間間隔內通過所述時鐘信號的邊沿起動所述採樣保持電路的啟用。環形計數器裝置最一般的形式是所述環形計數器的每隔(n－1)個寄存器單元連接到所述換向電路的其中一個開關元件，n為環形寄存器裝置的寄存器單元數量和開關元件數量的商，以及從一個寄存器單元獲得起動所述採樣保持電路中採樣操作的採樣信號，在所述移位寄存器中的寄存器單元位於各連接到所述換向電路其中一個開關元件的兩個連續寄存器單元之間。
為了從環形計數器裝置中獲得脈衝整形採樣信號，根據本發明的電路裝置最好包括脈衝整形級。其結果是，採樣信號的波形將不受電動機運行條件的支配。
以一種有利的方式，根據本發明的電路裝置可以簡單地設有輸入電路，該電路用於存儲至少一個可預置的信號序列和該信號序列的輸入，最好是用於當電路裝置投入運行時進入到環形計數器裝置中的該信號序列非重複輸入。當接通電動機時，所述輸入電路能夠將不同的可預置的信號序列即環形計數器寄存器單元的不同開關狀態模式裝入環形計數器裝置中，能使將要運行的電動機具有不同的整流模式。特別是，這使得可以預先選擇電動機繞組的電流流動角度。
根據本發明的電路裝置也可以以簡單的方式用於連接到它的電動機的速度控制。為此目的，本發明另一實施例中的採樣保持電路包括用於將所述電動機的速度控制在可預置值的控制級，所述可預置值作為額定電流值應用於所述控制級，所述控制級包括通過將所述額定電流值和所述測量電壓的採樣值相比較而產生比較信號的比較器電路，所述比較信號應用於所述時鐘頻率發生級以得到所述時鐘信號。
根據本發明的電路裝置最好用於使用電力換向電動機的簡單的電動系統。所述電動機使用的最佳領域是家庭用具，如電動剃鬚刀。
附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
圖1是本發明第一實施例的方框圖，圖2是本發明第二實施例的方框圖，圖3是圖2所示實施例的修改例，以及圖4是本發明的第三實施例。
圖1以方塊圖的形式示出了本發明的第一實施例，其中包括電動機1，例如電動機具有三相繞組，通過電池組或可再充電電池這樣的直流電壓源2的方式對其供電，並通過換向電路3將其連接到該電壓源。根據本發明的電路裝置，與用於信號傳送即信息傳送的電路元件和線路相比，用於電動機1電源的電路元件和線路用粗線表示。直流電壓源2和換向電路3之間的線路中的其中一條線路包括測量阻抗4，最好是具有低電阻的電阻器。直流電壓源2和測量阻抗4之間的節點接地12。
通過換向電路3，電動機1的繞組出線端13、14和15可以有選擇地連接到直流電壓源(在本例中為電池組)的第一端子，或者通過測量阻抗4連接到直流電壓源的第二端子(在本例中為負極端子)。在電動機運行過程中，這在給定瞬間或給定時間間隔內實現，通過這種方式使電動機的電樞轉動。
為了控制開關操作，對於電動機1的這種換向來說，有必要將換向電路3通過開關線16至21連接到環形計數器裝置5。時鐘頻率發生級7產生的時鐘信號應用於環形計數器裝置5並導致可預置的信號序列通過環形計數器裝置5循環。環形計數器裝置5的一個周期則相當於通過環形計數器裝置5的所述信號序列的一個完整周期或者電動機1轉子的一次迴轉。時鐘信號經時鐘線22從時鐘頻率發生級7應用於環形計數器裝置5。
圖1所示實施例還包括採樣保持電路6，該電路通過測量值線23連接到測量阻抗4遠離接地12線的端部。在測量阻抗4兩端產生的測量電壓通過測量值線23應用於採樣保持電路6。採樣保持電路6還經脈衝整形器級8與環形計數器裝置5連接。正如以下更為詳細描述的，然後在適當的位置通過線24從環形計數器裝置5取出與開關線16至21上的信號以及時鐘線22上的信號相關聯的信號。脈衝整形器級8將該信號整形為整形脈衝採樣信號，整形脈衝採樣信號通過採樣信號線25應用於採樣保持電路6。當該採樣信號中的脈衝出現時，採樣測量值線23上測量電壓的瞬時值並存儲在採樣保持電路6中用於進一步的處理。
存儲在採樣保持電路6中的測量電壓值經另一線26應用於時鐘頻率發生級7，從而在該級中依靠測量電壓控制時鐘頻率。用於電動機1換向的控制迴路通過線26閉合。
為了將電動機1的速度控制在可預置的額定值，圖1所示的電路裝置還包括額定值發生器11，該發生器能夠提供額定電流值，最好以直流電壓的形式。該額定電流值通過線路應用於比較器電路10的額定值輸入28，該比較器電路具有實際值輸入29，存儲在採樣保持電路6中的測量值從線26應用於所述實際值輸入。假定表示比較結果值的開關信號從比較器電路10的輸出30應用於開關級32的控制輸入31。開關級32根據其控制輸入31上的信號進行切換，所採用的切換方式是選擇性地將額定電流值通過線27應用於時鐘頻率發生級7或者將測量電壓通過線26應用於該開關級。只要線26上測量電壓值大於線27上的額定電流值(即表示它的直流電壓)，開關級32就處於圖1所示的開關狀態，其中在採樣保持電路6和時鐘頻率發生級7之間是存在連接的。
圖1所示的電路裝置還包括具有輸入33的輸入電路9，來自時鐘線22的信號送入輸入33，並且具有連接到環形計數器裝置5的另一輸入35的輸出34。輸入電路存儲至少一個可預置的信號序列。當電路裝置投入運行時，即當提供電能以起動電動機1時，該信號序列藉助於時鐘線22上的信號裝入環形計數器裝置5中。通過選擇性地裝入存儲在輸入電路9中的不同信號序列，可以建立用於電動機1運行的不同轉矩-速度關係。這將參考圖3和4進行說明。
圖2示出了根據本發明電路裝置的另一實施例，其中詳細示出了換向電路3和環形計數器裝置5。為了使圖形簡化，圖2所示實施例未示出控制級10、11、32和輸入電路，在圖2中用附圖標記90簡略地表示。
對於電動機1的繞組出線端13、14和15中的每一個來說，圖2所示換向電路3分別具有換向支路36、37和38。換向支路36、37和38布置在直流電壓源2的第一端子39(在本例中為正極端)和經測量阻抗4至直流電壓源2的第二端子40(在本例中為負極端)也就是地之間。換向支路36、37和38包括可將各自的繞組出線端13、14、15連接到直流電壓源2的第一端子39的第一開關元件。換向支路36、37和38的第一開關元件中的每一個都包括並聯排布的PNP電晶體和續流二極體(freewheel diode)。同樣地，換向支路36、37和38每一個都包括用於分別將繞組出線端13、14和15經測量阻抗4連接到直流電壓源2的第二端子40，所述每一個第二開關元件包括並聯排布的NPN電晶體和另一續流二極體(freewheel diode)。
圖2中環形計數器裝置5是通過移位寄存器50的方式形成的，寄存器50包括兩倍於換向電路3開關元件數量的寄存器單元，即有12個寄存器單元。存儲在這些寄存器單元中的信號序列在公共時鐘信號輸入51上的時鐘信號控制下通過寄存器單元循環，為此目的，最後一個寄存器單元具有連接到第一寄存器單元的輸入53的輸出52。移位寄存器50的時鐘信號輸入51連接時鐘線22。這樣，通過由電動機電流導出的時鐘信號對移位寄存器50中的信號序列計時。
圖2還示出了用附圖標記90表示的輸入電路的一個簡單例子，圖2中輸入電路90的輸出34與移位寄存器50的每一個寄存器單元都有連接；同樣地，移位寄存器50的每一個寄存器單元都有連接輸入35。對於每一個單個的寄存器單元來說，輸入電路90能夠預置與移位寄存器50的寄存器單元的其中一種可能的開關狀態相對應的二進位信號值。這通過圖解的方法作為正電勢和負電勢(地)之間的機械轉換開關表示出。可選擇的信號序列通過輸入電路90裝入移位寄存器50。以這種方式，可以選擇導致不同轉矩-速度關係的不同的電動機換向序列。這樣，就能夠通過選擇不同的信號序列來改變電動機1的運行模式。
在移位寄存器50中，每隔一個移位寄存器就有輸出連接到開關線16至21其中之一。特別是，第一寄存器單元的輸出連接到用於換向支路36的第二開關元件的開關線16。第五寄存器單元的輸出連接到用於換向支路37的第二開關元件的開關線17，第九寄存器單元的輸出連接到用於換向支路38的第二開關元件的開關線18。而且，第七寄存器單元的輸出連接到第一反相器54，第十一寄存器單元的輸出連接到第二反相器55，第三寄存器單元的輸出連接到第三反相器56。第一、第二和第三反相器54、55、56的輸出分別通向換向支路36、37和38的第一開關元件。以這種方式，來自寄存器單元輸出的信號直接應用於換向電路3的第二開關元件以及以反相的形式應用於換向電路3的第一開關元件。而且，在當前的移位寄存器50中，換向電路3每兩個開關元件的連續開關操作之間的時間間隔對應於時鐘線22上時鐘信號的兩個周期。
移位寄存器50第四寄存器單元的輸出連接到通向脈衝整形器級8的線24。這樣，採樣信號從第四寄存器單元取出並通過採樣信號線25應用於採樣保持電路6。以這種方式，通過在換向電路3的開關元件的每兩個連續的開關操作之間的時間間隔之內的時鐘信號邊沿來起動採樣保持電路6的啟用。
電動機1的換向可以進一步改進或改變，因為移位寄存器50的寄存器單元數量相當於開關元件數量的n倍，n是大於2的整數。換句話說，這意味著n是寄存器單元數量和開關元件數量的商，並目每隔(n-1)個環形計數器裝置5的寄存器單元連接到換向電路3開關元件的其中之一。然後從位於連接到換向電路3開關元件其中之一的兩個連續寄存器單元之間的移位寄存器中的其中一個寄存器單元取出用於起動採樣保持電路6中採樣操作的採樣信號。當對移位寄存器進行如此修改時，可以在換向電路3開關元件的兩次開關操作之間選擇不同的時刻用於採樣操作，這樣可以適應於換向電路中所完成的處理周期。
圖3示出了圖2所示實施例的變形，其中輸入電路90用起動電路60來完成。最好是，圖1所示輸入電路9將圖2和3的輸入電路90與起動電路60結合起來。當電動機1或通過圖3的電路裝置控制電動機投入運行時，起動電路60用於控制進入移位寄存器50中的可預置的信號序列的輸入。為此目的，起動電路60包括加電復位發生器61和計數器裝置62。當電源接通時，加電復位發生器61提供非周期性的加電復位脈衝並且在電路裝置隨後的操作時間過程中是不起作用的。通過該加電復位脈衝，移位寄存器50和計數器裝置62都通過復位線63復位到初始狀態。
當向電路裝置的其它部分供電時，特別是向時鐘頻率發生級7和換向電路3供電時，在時鐘頻率發生級7通過時鐘線22提供時鐘脈衝的範圍內，電路裝置被投入運行。通過經時鐘線22到達計數器裝置62的這些時鐘脈衝，計數器裝置62從其初始狀態計時至預置的最終計數並且該計數保持電動機的隨後操作時間。當達到最終計數時，計數器裝置62通過輸入控制線64向移位寄存器50提供輸入信號，依靠它，輸入電路90中的預置信號序列經輸入35裝入移位寄存器50。響應時鐘線22上更多的時鐘脈衝，該預置信號序列則通過移位寄存器50循環，以便實現期望的電動機1的換向。
圖4示出了根據本發明的電路裝置的更為詳細的例子。在本實施例中，環形計數器裝置5包括三個移位寄存器501、502、503，每一個的寄存器單元數量為寄存器單元總數量的三分之一。對於預置信號序列的循環通過來說，所有移位寄存器501、502、503的寄存器單元都以與圖2或3中所示實施例中移位寄存器50的寄存器單元的同樣方式串聯布置。至此，移位寄存器501、502、503的聯合運行類似於移位寄存器50。移位寄存器501、502、503分別通過時鐘信號輸入511、512和513同步計時。
圖4中的實施例包括輸入電路91，該電路包括起動電路60和圖2和3中由附圖標記90表示的輸入電路的簡化版。圖4所示該簡化的輸入電路91適應於移位寄存器501、502、503中選擇性預置的兩個不同信號序列。為此目的，用於單個寄存器單元的環形計數器裝置5的輸入端35連接如下第一移位寄存器501的端子經串聯電阻器92連接到電源電壓正極端93；同樣地，第三移位寄存器503的輸入端35直接接地12；第二移位寄存器502的最後兩個寄存器單元的輸入端35也永久接地12；第二移位寄存器502的頭兩個輸入端35彼此連接並連接到轉換開關94，通過該開關，它們可以有選擇地接地12或經串聯電阻器95接至電源電壓正極端93。通過轉換開關94的轉換來選擇兩種不同的信號序列。
包含在輸入電路91的起動電路60中的加電復位發生器61包括串聯布置在電源電壓正極端93和地之間的電阻器和電容器。為簡便起見，本例中的加電復位發生器61已經象串聯電阻器92、95一樣連接到電源電壓正極端93。可以替換的是，最後提到的電阻器可以連接到由電源電壓正極端93的電壓獲得的參考電勢。這也適用於下文所描述的對電源電壓正極端93所做的更多的連接。
加電復位發生器61中電阻器和電容器之間的節點經反相器連接到復位線63。以這種方式，可以實現當起動電路投入運行時最初假定復位線63上的電勢為高值，在電容器被再次充電之後，永久地假定它為低值。
計數器裝置62的復位輸入連接到復位線63，其計數輸入65連接到NAND門66的輸出。NAND門66的一個輸入連接到時鐘線22，NAND門的另一輸入連接到輸入控制線64。該控制線經反相器連接到計數器裝置62的計數輸入，當計數器裝置62達到預置計數時，其上出現正電勢。
當電路裝置投入運行時，首先通過加電復位發生器61將計數器裝置62復位，隨後通過時鐘線22上的脈衝對計數器裝置計時直至計數達到計數器輸出67上電勢改變為止。這樣做的結果是，禁止經NAND門66的計數器裝置62的進一步遞增。同時，產生輸入控制線上的輸入信號並將其應用於移位寄存器501、502和503。隨後，根據所選擇的信號序列預置的電勢裝入這些寄存器的寄存器單元。此後，如圖3的例子中，起動電路60是不工作的。
圖4所示實施例中的採樣保持電路6包括運算放大器70，該放大器具有經存儲電容71連接到電源電壓正極端93的同相輸入，其同相輸入也經模擬開關72連接到測量線23以便從測量阻抗4應用測量電壓。模擬開關72由採樣信號經採樣信號線25來控制，即當信號出現時使開關接通；其餘時間模擬開關72斷開。運算放大器70的反相輸入經可變分壓器73接地12。可變分壓器具有為反饋目的連接到運算放大器70輸出的分接頭。
在圖4中，包含在控制級中的比較器電路10通過另一運算放大器形成，放大器的反相輸入為比較器電路10的額定值輸入28，放大器的同相輸入為比較器電路10的實際值輸入29。輸入28、29分別經每個串聯電阻器連接到線27和26，為了得到來自採樣保持電路6的的測量電壓值，線26連接運算放大器70的輸出，為了得到表示額定電流值的直流電壓，線27連接到構成額定值發生器11的第三運算放大器的輸出。構成額定值發生器11的運算放大器具有從其輸出到其反相輸入的反饋。其同相輸入連接到分壓器的分接頭，分壓器的末端分別接到電源電壓正極端93和地12。可以通過該分壓器來預置額定電流值。
圖4中開關級32包括第一開關321，通過該開關，測量電壓值線26可以連接到電路點325。用於表示額定電流值的直流電壓線27也可以通過第二開關322連接到電路點325。第一反相器323具有連接比較器電路10輸出30的輸入端和連接第二反相器324輸入的輸出端。第二反相器324的輸出連接第一開關321的控制輸入311，第一反相器323的輸出連接第二開關322的控制輸入312。以這種方式，通過比較器電路10的輸出30上的信號反向轉換開關321、322。這樣做的結果是，來自線26的測量電壓和來自線27的額定電流值都應用於電路點325。依靠測量電壓值和表示額定電流值的直流電壓之間的比較來轉換開關級32，以這種方式，只要測量電壓值高於表示額定電流值的直流電壓，就將其應用於電路點325。相反，如果額定值高於測量電壓，第二開關322閉合且第一開關3221斷開，結果該額定值應用於電路點325。
圖4中，在開關級32和時鐘頻率發生級7之間插入第四運算放大器，該運算放大器具有經串聯電阻器連接到電路點325的反相輸入端和連接到時鐘頻率發生級7輸入端的輸出端，時鐘頻率發生級7通過該輸入端接收控制電壓。用附圖標記80表示的第四運算放大器經可變電阻從其輸出端接收反饋到其輸入端。而且，連接經串聯電阻從反相輸入通向另一分壓器的分接頭，給分壓器的末端分別接電源電壓正極端93和地12。第四運算放大器80的同相輸入接地12。
隨意地，在第四運算放大器80的布線中連接在地12和電源電壓正極端93之間的分壓器和額定值發生器11可以交替連接到一個端子，適當選擇的參考電壓可以通過該端子來應用，而不是電源電壓正極端來應用。這使得能夠改變本電路裝置的尺寸。但是，這種變化與電路裝置的基本運行無關，因此未在圖中示出。這也適用於轉換開關94的布線，通過該開關，裝入移位寄存器501、502和503的信號序列能夠按需要將佔空比設為1∶2或1∶1。
從移位寄存器501的第四寄存器單元的輸出來看，不僅有通向移位寄存器502的第一寄存器單元輸入的連接，而且線24也通向脈衝整形器級8，該級最好由單穩態多諧振蕩器構成。對該單穩態多諧振蕩器所提供的脈衝寬度進行選擇(依據所選擇的移位寄存器501的第四寄存器單元輸出信號的開關邊沿)以便提供邊界分明的存儲電容71的充電過程。
權利要求
1．從直流電壓源經換向電路向具有至少三個繞組的電動機供電的電路裝置，對於電動機每個繞組出線端來說，換向電路包括包含第一和第二開關元件的換向支路，通過所述開關元件，相關的繞組出線端可以選擇性地連接到所述直流電壓源的第一端子或者經測量阻抗連接到所述直流電壓源的第二端子，所述電路裝置具有根據信號序列周期性轉換換向電路開關元件的環形計數器裝置，所述信號序列在時鐘信號的控制下循環通過所述環形計數器，所述環形計數器的一個周期相當於信號序列通過所述環形計數器裝置的一次完整循環，並且具有提供時鐘信號的時鐘頻率發生級，所述時鐘信號的時鐘頻率取決於測量電壓，其特徵在於，採樣保持電路具有連接到測量阻抗的輸入端以便採樣出現在所述測量阻抗兩端的測量電壓，所述環形計數器裝置在其每一個周期中控制採樣保持電路以便在時間間隔之外的可預置時刻獲得用於轉換所述換向電路開關元件的測量電壓的採樣值。
2．根據權利要求1所述的電路裝置，其特徵在於，所述環形計數器裝置由移位寄存器構成並具有多個寄存器單元，所述寄存器單元的數量相當於所述換向電路開關元件數量的至少兩倍。
3．根據權利要求2所述的電路裝置，其特徵在於，所述換向電路開關元件的每兩個連續的轉換操作之間的時間間隔相當於所述時鐘信號的兩個周期，並在所述時間間隔內通過所述時鐘信號的邊沿起動所述採樣保持電路的啟用。
4．根據權利要求2或3所述的電路裝置，其特徵在於，所述環形計數器的每隔(n－1)個寄存器單元連接到所述換向電路的其中一個開關元件，n為寄存器單元數量和開關元件數量的商，以及從一個寄存器單元獲得起動所述採樣保持電路中採樣操作的採樣信號，在所述移位寄存器中的寄存器單元位於各連接到所述換向電路其中一個開關元件的兩個連續寄存器單元之間。
5．根據權利要求4所述的電路裝置，其特徵在於，脈衝整形級用於從所述環形計數器裝置獲取整形脈衝採樣信號。
6．根據前述權利要求中任一項所述的電路裝置，其特徵在於，輸入電路用於存儲至少一個可預置的信號序列，以及當所述電路裝置投入運行時將該信號序列非重複輸入到所述環形計數器裝置中。
7．根據前述權利要求中任一項所述的電路裝置，其特徵在於，所述採樣保持電路連接到用於將所述電動機的速度控制在可預置值的控制級，所述可預置值作為額定電流值應用於所述控制級，所述控制級包括通過將所述額定電流值和所述測量電壓的採樣值相比較而產生比較信號的比較器電路，所述比較信號應用於所述時鐘頻率發生級以得到所述時鐘信號。
8．電動系統，其特徵在於，具有前述權利要求中任一項所述的電路裝置。
9．電氣設備，其特徵在於，具有權利要求8所述的電動系統。
全文摘要
電路裝置用於從直流電壓源經換向電路向具有至少三個繞組的電動機供電，對於電動機每個繞組出線端來說，換向電路包括包含第一和第二開關元件的換向支路，通過開關元件，相關的繞組出線端可以選擇性地連接到直流電壓源的第一端子或者經測量阻抗連接到所述直流電壓源的第二端子，電路裝置具有根據信號序列周期性轉換換向電路開關元件的環形計數器裝置，並且具有提供時鐘信號的時鐘頻率發生級，所述時鐘信號的時鐘頻率取決於測量電壓。
文檔編號H02P6/18GK1238592SQ9910949
公開日1999年12月15日 申請日期1999年6月5日 優先權日1998年6月9日
發明者H·斯坦布施 申請人:皇家菲利浦電子有限公司