Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии



Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии
Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии

 

H03M1/08 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2513913:

ПАНАСОНИК КОРПОРЭЙШН (JP)

Группа изобретений относится к аналого-цифровым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования энергии для силовой электроники. Техническим результатом является повышение быстродействия. Устройство содержит множество блоков хранения информационных сигналов, выполненных с возможностью выборки информационных сигналов с задержкой, равной предопределенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющееся значение, и сохранения этих выбранных значений одновременно с выборкой каждого из сигналов; блок удаления, выполненный с возможностью удаления максимального значения и минимального значения среди значений, хранящихся в множестве блоков хранения информационных сигналов; блок усреднения, выполненный с возможностью усреднения значений, которые не удалены с помощью блока удаления; и преобразователь, выполненный с возможностью осуществления аналого-цифрового преобразования значения, выводимого из блока усреднения, и выведения преобразованного с помощью АЦ преобразования значения в качестве цифровой информации. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройству цифрового преобразования, которое преобразовывает аналоговый сигнал (например, информационный сигнал, который указывает значение тока, которое изменяется мгновенно) в цифровой сигнал, и к так называемому устройству преобразования энергии для силовой электроники, которое преобразовывает форму энергии в соответствии с целью ее использования при использовании устройства цифрового преобразования и средства переключения. В частности, настоящее изобретение относится к устройству преобразования энергии, которое однократно преобразовывает энергию переменного тока в энергию постоянного тока и дополнительно преобразовывает энергию постоянного тока в другую энергию переменного тока и к устройству преобразования энергии, которое преобразовывает энергию постоянного тока во множество полностью независимых энергий переменного тока. Данное устройство преобразования энергии можно использовать в качестве устройства преобразования энергии в кондиционерах и холодильниках для домашнего и коммерческого использования, которое предоставляет возможность приводить в действие с переменной скоростью электрические компрессоры, используя, например, энергию переменного тока и инвертор.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устройство преобразования энергии может включать в себя и выпрямитель, и инвертор. Выпрямитель преобразовывает энергию переменного тока в энергию постоянного тока; а инвертор преобразовывает энергию постоянного тока в желаемую энергию переменного тока. Для обеспечения необходимой электроэнергии к нагрузке (например, к двигателю) с помощью управления выпрямителем и инвертором обычно в выпрямителе и инверторе детектируют значения тока и значения напряжения и, основываясь на детектированных значениях, управляют выпрямителем и инвертором.

Обычные устройства преобразования энергии выполнены так, чтобы схемы управления выпрямителем и инвертором были выполнены отдельно или воспринимаемую информацию, которую будут использовать для управления, можно было получать через структуру, изолированную от энергосистемы. В частности, при измерении входного или выходного тока мгновенный ток в общем случае измеряют с помощью структуры, изолированной от энергосистемы, используя датчик тока на эффекте Холла (например, см. патентную литературу 1 (JP 2006-158155 A)). Однако для этого требуется датчик тока на эффекте Холла. Датчики тока на эффекте Холла становятся более дорогими, когда требуется более высокая точность.

Между тем, также хорошо известно, что другой тип устройства преобразования энергии получает информацию измерения тока с помощью использования размещенного в системе низкоомного резистора, которой должен измерять ток вместо датчика тока. Устройство преобразования энергии измеряет потенциалы на обоих концах резистора для получения информации измерения тока (см. резисторы 112 и 113 на фиг.1). В этом случае, когда схема управления и один вывод конденсатора установлены с общим потенциалом, потенциал одного конца одного из резисторов становится значением, пропорциональным току преобразователя, а потенциал одного конца другого резистора становится значением, пропорциональным току инвертора. Таким образом, с помощью использования таких значений можно реализовывать управление преобразователем, которое означает управление током источника питания, и управление инвертором, которое означает управление приведением в действие двигателя. Однако в реальной схеме трудно получить полностью одинаковый потенциал одного вывода конденсатора, потенциал каждого конца из двух резисторов и опорный потенциал схемы управления. Дополнительно, в схеме устройства преобразования энергии существует составляющая индуктивности в дополнение к составляющей активного сопротивления и, необязательно, генерируется напряжение, которое пропорционально мгновенному току. В частности, в силовой электронике преобразование энергии выполняют с помощью изменения маршрутов переключения, поэтому в схеме существует линия, где ток протекает периодически, таким образом из-за составляющей индуктивности мгновенно генерируя большое напряжение, что приводит к помехе. Для уменьшения такой помехи составляющую индуктивности необходимо уменьшать, и используется способ создания толстых и коротких соединений. Однако фактически используемые части имеют некоторые определенные размеры, поэтому существует ограничение на сокращение соединений. Следовательно, две части информации со стороны преобразователя и со стороны инвертора создают помехи друг другу. В частности, импульснообразная помеха накладывается на напряжение, детектируемое на стороне преобразователя, в моменты времени резкого изменения напряжения резистора на стороне инвертора (см. фиг.3A), и импульснообразная помеха накладывается на напряжение, детектируемое на стороне инвертора, в моменты времени фактического включения/выключения состояния IGBT (биполярного транзистора с изолированным затвором) на стороне преобразователя (см. фиг.3B). Как указано, и на стороне преобразователя, и на стороне инвертора импульсная помеха накладывается около границы изменения состояния IGBT, поэтому такую импульсную помеху необходимо удалять.

Например, когда схему управления реализуют как одну схему управления, можно рассматривать следующие способы: способ постоянного контроля изменения состояния IGBT, используемого в преобразователе и в инверторе, без использования напряжений двух резисторов в период считывания информации; и способ получения информации считывания из напряжения, выводимого от двух резисторов, которая проходит через отсекающий фильтр верхних частот. В случае, когда информацию напряжения во время изменения не считывают через контроль времени изменения состояния IGBT, должен быть известен точный момент времени изменения. Однако фактический момент времени изменения состояния IGBT немного отклоняется от момента времени, определенного с помощью схемы управления, поэтому трудно и нереально определить точный момент времени изменения. Точно так же время считывания изменяется, когда выходное напряжение передают через отсекающий фильтр верхних частот, поэтому, когда форма волны на стороне инвертора включает в себя информацию множества фаз способом временного разделения сигналов, существует возможность, что информацию различных фаз ошибочно смешивают, и, следовательно, нереально получить большой эффект. В частности, если выходное напряжение проходит через отсекающий фильтр верхних частот, то это приводит к задержке в получении информации, таким образом мешая реализации устойчивого и высокоточного управления. Поэтому в устройстве преобразования энергии, которое содержит преобразователь и инвертор, нет никакого простого способа удаления помехи.

Дополнительно, существует также устройство преобразования энергии для преобразования энергии постоянного тока в множество полностью независимых энергий переменного тока (см. фиг.9). Однако, при независимом управлении множеством двигателей от источника питания постоянного тока через множество инверторов, импульсная помеха передается на другую волну тока с помощью информации о токе, полученной с помощью множества резисторов детектирования тока, в момент времени резкого изменения каждого тока (см. фиг.10A и 10B). В этом случае также импульсную помеху необходимо удалять для реализации устойчивого и высокоточного управления. Однако в этом случае также возникает проблема, аналогичная указанной выше проблеме.

Поэтому обычное устройство преобразования энергии имеет АЦ преобразователь для удаления импульсной помехи. Фиг.11 изображает конфигурацию схемы, показывающую принцип удаления помехи в АЦ преобразователе на основе общеизвестного микрокомпьютера на одной микросхеме. Для реализации такого цифрового управления сначала АЦ преобразователь 1000 сохраняет аналоговую информацию в фиксированном аналоговом значении с помощью пропускания аналоговой информации через схему выборки и хранения (S & H) 1001 так, чтобы значение аналоговой информации не менялось во время АЦ преобразования. Схема АЦ преобразователя (АЦП) 1009 преобразовывает сохраненное аналоговое значение в цифровое значение и сохраняет это цифровое значение последовательно в средстве 1011, 1012 и 1013 хранения как результат 1 преобразования, результат 2 преобразования и результат 3 преобразования при каждом преобразовании. Когда три преобразования заканчивают, схема 1007 удаления выделенного значения удаляет значение, наиболее удаленное от других значений, и схема 1008 усреднения усредняет оставшиеся значения. Таким образом удаляют влияние импульснообразной помехи.

Фиг.12 показывает выполнение преобразования и вычисления с помощью АЦ преобразователя 1000 во времени. АЦ преобразователь 1000 принимает сигнал начала захвата аналоговой информации и АЦ преобразования аналоговой информации от системы, включающей в себя все системы кондиционера и т.д., которые оборудованы устройством преобразования энергии. Затем АЦ преобразователь 1000 выполняет первое АЦ преобразование и сохраняет и хранит результат в качестве результата 1 преобразования. Когда первое АЦ преобразование закончено, выполняют второе АЦ преобразование и его результат сохраняют и хранят как результат 2 преобразования. Когда второе АЦ преобразование закончено, выполняют третье АЦ преобразование и получают его результат. Когда третье АЦ преобразование закончено, значение, наиболее удаленное от других значений, удаляют из трех результатов АЦ преобразования, полученных до этого; и таким образом получают усредненный результат оставшихся значений после удаления значения, которое находится дальше всех от других значений. После этого усредненный результат используется как результат АЦ преобразования с удаленной помехой.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако, как указано, составляющую импульсной помехи можно удалять при обычном АЦ преобразовании. Однако необходимо длительное время для получения результата АЦ преобразования от начала первого АЦ преобразования (а именно, от приема сигнала начала фиксации и АЦ преобразования до получения усредненного выходного сигнала). Поэтому информацию получают с задержкой, таким образом, это создает такую проблему в том, что устойчивое и высокоточное управление трудно реализовать в схеме управления, которая использует полученную с задержкой информацию.

Настоящее изобретение выполнено для решения описанной выше проблемы. Задачей настоящего изобретения является обеспечение: устройства цифрового преобразования, которое удаляет составляющую импульсной помехи и предоставляет информацию без задержки; и устройства преобразования энергии, которое выполняет преобразование энергии, используя данное устройство цифрового преобразования.

Для решения описанной выше проблемы обеспечивают устройство цифрового преобразования согласно настоящему изобретению. Устройство цифрового преобразования включает в себя: множество блоков хранения информационных сигналов, выполненных с возможностью введения информационных сигналов с задержкой, равной предварительно определенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющиеся значения, и сохранения этих значений одновременно с введением каждого из значений; блок удаления, выполненный с возможностью удалять значение, наиболее удаленное от других значений среди значений, хранящихся в множестве блоков хранения информационного сигнала; блок усреднения, выполненный с возможностью усреднять значения, которые не удалены блоком удаления; и преобразователь, выполненный с возможностью выполнять АЦ преобразование значения, выводимого из блока усреднения, и выводить преобразованное с помощью АЦ преобразования значение в качестве цифровой информации. Предварительно определенное время имеет значение, которое меньше, чем время, необходимое для выполняемого с помощью преобразователя преобразования в цифровую информацию, и больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, включенной в информационные сигналы, вводимые во множество блоков хранения информационного сигнала. Время захвата информационных сигналов с помощью множества блоков хранения информационного сигнала меньше, чем время, необходимое для выполняемого преобразования в цифровую информацию с помощью преобразователя, поэтому цифровую информацию можно выводить в течение короткого промежутка времени. Дополнительно, значение, которое находится дальше всех от других значений, удаляют с помощью блока удаления, поэтому помеху можно удалять, даже если предварительно определенное время включает в себя импульснообразную помеху. Поэтому можно удалять импульснообразную помеху, не вызывая задержку в получении информации. Таким образом, можно быстро получать очень точные информационные сигналы для управления. Соответственно, точность управления можно увеличивать. Дополнительно, настоящее изобретение имеет преимущество в том, что схема является простой, потому что обработку выполняют с помощью простой аналоговой схемы (а именно, АЦ преобразование выполняют после удаления помехи). В то же время предварительно определенное время больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, которую включают в себя информационные сигналы, вводимые в множество блоков хранения информационного сигнала. Таким образом, информационный сигнал до или после задержки, на который не оказывает влияния помеха, можно сохранять, даже если на информационные сигналы оказывает влияние одна и та же импульсная помеха.

Устройство цифрового преобразования согласно другому аспекту настоящего изобретения включает в себя: множество блоков хранения информационного сигнала, выполненных с возможностью введения информационных сигналов с задержкой, равной предварительно определенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющиеся значения, и сохранения этих значений одновременно с введением каждого из значений; множество преобразователей, выполненных с возможностью выполнять АЦ преобразование значений, которые хранятся в множестве блоков хранения информационных сигналов, и выводить цифровые значения; блок удаления, выполненный с возможностью удалять цифровое значение, наиболее удаленное от других цифровых значений среди цифровых значений, выводимых из преобразователей; и блок усреднения, выполненный с возможностью усреднять цифровые значения, которые не удалены блоком удаления, и выводить усредненное значение в качестве цифровой информации. Предварительно определенное время имеет значение, которое меньше, чем время, необходимое для преобразования в цифровое значение, выполняемого с помощью каждого из множества преобразователей, и больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, включенной в информационные сигналы, вводимые в множество блоков хранения информационного сигнала. Время захвата информационных сигналов с помощью множества блоков хранения информационных сигналов меньше, чем время, необходимое для преобразования в цифровую информацию, выполняемого каждым из преобразователей, поэтому цифровую информацию можно выводить в течение короткого промежутка времени. Дополнительно, значение, наиболее удаленное от других значений, удаляют с помощью блока удаления, поэтому помеху можно удалять, даже если предварительно определенное время включает в себя импульснообразную помеху. Поэтому можно удалять составляющую импульснообразной помехи, что не приводит к задержке получения информации. Таким образом, можно быстро получать очень точные информационные сигналы для управления. Соответственно, можно увеличивать точность управления. В настоящем изобретении увеличивают количество элементов схемы, потому что вычисления для удаления помехи выполняют после цифрового преобразования. Однако не требуется очень высокая производительность каждого элемента схемы, поэтому существует преимущество в том, что схему настоящего изобретения легко реализовать как большую интегральную схему (БИС). В то же время предварительно определенное время больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, включенной в информационные сигналы, вводимые в множество блоков хранения информационного сигнала. Таким образом, информационный сигнал до или после задержки, на который не оказывает влияния помеха, можно сохранять, даже если на информационные сигналы оказывает влияние одна и та же импульсная помеха.

Предпочтительно, количество информационных сигналов, которые хранятся в множестве блоков хранения информационных сигналов, может быть равно трем или большему количеству. Таким образом, импульснообразную помеху можно уверенно удалять.

Информационные сигналы, вводимые в множество блоков хранения информационных сигналов, могут указывать значения тока. Информация о токе часто сильно изменяется во время преобразования энергии с помощью изменения маршрута, через который течет ток. Другими словами, информация о токе является информацией, которая наилучшим образом показывает состояние управления. Поэтому устройство преобразования энергии, имеющее данное устройство цифрового преобразования, может обеспечивать очень точное преобразование энергии, быстро захватывая изменение информации о токе.

Блок удаления может удалять максимальное значение и минимальное значение. Таким образом, сохраненное значение, на которое повлияла импульснообразная помеха, можно легко и уверенно удалять.

Устройство преобразования энергии согласно настоящему изобретению включает в себя: преобразователь энергии постоянного тока, выполненный с возможностью преобразовывать выходной сигнал источника питания переменного тока в энергию постоянного тока, используя переключающий элемент; преобразователь энергии переменного тока, выполненный с возможностью преобразовывать энергию постоянного тока, выводимую из преобразователя энергии постоянного тока, в энергию переменного тока; схему управления, выполненную с возможностью управлять преобразователем энергии постоянного тока и преобразователем энергии переменного тока, основываясь на цифровой информации о токе; резисторы, которые соединены с участками энергии постоянного тока в преобразователе энергии постоянного тока и преобразователе энергии переменного тока; и указанное выше устройство цифрового преобразования. Указанное выше устройство цифрового преобразования детектирует постоянный ток в преобразователе энергии постоянного тока и переменный ток в преобразователе энергии переменного тока с помощью детектирования напряжений одних концов резисторов, рассматривая напряжения на других концах резисторов в качестве опорных, и преобразовывает каждый детектированный постоянный ток и детектированный переменный ток в цифровую информацию о токе. Импульснообразную помеху можно легко удалять в течение короткого промежутка времени с помощью устройства цифрового преобразования, поэтому точность управления при преобразовании энергии можно увеличивать с помощью схемы простой конфигурации. Дополнительно, информацию о токе преобразователя энергии постоянного тока и преобразователя энергии переменного тока можно детектировать с помощью детектирования напряжения только одного конца каждого резистора, поэтому устройство преобразования энергии можно реализовывать с помощью схемы простой конфигурации.

Устройство преобразования энергии согласно другому аспекту настоящего изобретения включает в себя: множество преобразователей энергии переменного тока, выполненных с возможностью преобразовывать выходной сигнал от источника питания квазипостоянного тока в множество энергий переменного тока, причем источник питания квазипостоянного тока преобразует электропитание постоянного тока или электропитание переменного тока в постоянный ток; схему управления, выполненную с возможностью управлять множеством преобразователей энергии переменного тока, основываясь на цифровой информации о токе; резисторы, которые соединены с каждым из маршрутов от источника питания постоянного тока или источника питания переменного тока к каждому из множества преобразователей энергии переменного тока; и указанное выше устройство цифрового преобразования. Указанное выше устройство цифрового преобразования детектирует переменный ток в множестве преобразователей энергии переменного тока с помощью детектирования напряжений на одних концах резисторов, рассматривая напряжения на других концах резисторов в качестве опорных, и преобразовывает каждый из детектированных переменных токов в цифровую информацию о токе. Импульснообразную помеху можно легко удалять в течение короткого промежутка времени с помощью описанного выше устройства цифрового преобразования, поэтому точность управления при преобразовании энергии можно увеличивать с помощью схемы простой конфигурации. Дополнительно, информацию о токе множества преобразователей энергии переменного тока можно детектировать с помощью детектирования напряжения только одного конца каждого резистора, поэтому устройство преобразования энергии можно реализовывать с помощью схемы простой конфигурации. В частности, при приведении в действие двигателя и т.д. с использованием инвертора настоящее изобретение имеет большой преимущественный эффект, так как ток утечки иногда попадает в его систему инвертора в качестве помехи через другой двигатель из-за импульснообразного тока утечки, сгенерированного через паразитную емкость между двигателем и корпусом (защитным корпусом).

Согласно настоящему изобретению с помощью выполнения выборки и хранения информационных сигналов (таких как сигналы, указывающие значения тока) в течение более короткого интервала, чем время, необходимое для преобразования в цифровую информацию, сигнал после цифрового преобразования с удаленной помехой можно выводить в течение короткого промежутка времени. Поэтому составляющую импульснообразной помехи можно удалять и информацию можно получать без задержки. Таким образом, обеспечивается устойчивое и очень точное управление преобразованием энергии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает структурную схему общей конфигурации устройства преобразования энергии согласно вариантам осуществления 1-3 настоящего изобретения;

фиг.2 изображает схему конфигурации АЦ преобразователя согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

фиг.3A изображает диаграмму, на которой показан пример напряжения на стороне преобразователя, которое передает помеху;

фиг.3B изображает диаграмму, на которой показан пример напряжения на стороне инвертора, которое передает помеху;

фиг.4 изображает временную диаграмму работы АЦ преобразователя, показанного на фиг.2;

фиг.5 изображает схему, на которой показана временная диаграмма выполнения выборки в схеме выборки и хранения, показанной на фиг.2;

фиг.6 изображает схему конфигурации АЦ преобразователя согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

фиг.7 изображает временную диаграмму работы АЦ преобразователя, показанного на фиг.6;

фиг.8 изображает схему конфигурации АЦ преобразователя согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

фиг.9 изображает структурную схему полной конфигурации устройства преобразования энергии согласно варианту осуществления 4 настоящего изобретения;

фиг.10A изображает диаграмму, на которой показан пример одного из напряжений на стороне инвертора, которое передает помеху;

фиг.10B изображает диаграмму, на которой показан пример другого напряжения на стороне инвертора, которое передает помеху;

фиг.11 изображает схему конфигурации обычного АЦ преобразователя;

фиг.12 изображает временную диаграмму работы обычного АЦ преобразователя.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на чертежи.

Вариант осуществления 1

Устройство преобразования энергии согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения включает в себя АЦ преобразователь, который выполняет выборку и хранение значения тока в течение более короткого интервала, чем время, необходимое для преобразования в цифровую информацию. Устройство преобразования энергии обеспечивает устойчивое и высокоточное управление, получая выходной сигнал после цифрового преобразования от АЦ преобразователя с помехой, удаленной в течение короткого промежутка времени. Устройство преобразования энергии данного варианта осуществления можно внедрять в такую систему, как кондиционер.

1.1 Конфигурации устройства преобразования энергии

Фиг.1 изображает общую схему конфигурации устройства преобразования энергии согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения. Устройство преобразования энергии данного варианта осуществления включает в себя: схему 116 активного преобразователя (преобразователь энергии постоянного тока), которая преобразовывает энергию переменного тока, выводимую из источника питания 101 переменного тока, в энергию постоянного тока; сглаживающий конденсатор 106, который сглаживает преобразованный ток, выводимый из схемы 116 преобразователя; схему 107 инвертора (преобразователь энергии переменного тока), которая преобразовывает энергию постоянного тока, полученную через сглаживание с помощью сглаживающего конденсатора 106, в энергию переменного тока; и схему 109 управления, которая управляет схемой 116 преобразователя и схемой 107 инвертора.

Схема 116 преобразователя включает в себя: диодный мост 102, соединенный с источником питания 101 переменного тока; катушку 103 индуктивности, соединенную с одним концом диодного моста 102; импульсный диод 105, соединенный с другим концом катушки 103 индуктивности; и IGBT 104 с одним концом, соединенным между катушкой 103 индуктивности и диодом 105, и другим концом, соединенным с опорным потенциалом. Сглаживающий конденсатор 106 подключен между катодом диода 105 и опорным потенциалом. Ток, выпрямленный с помощью схемы 116 преобразователя, сглаживают с помощью сглаживающего конденсатора 106 так, чтобы выход сглаживающего конденсатора 106 мог использоваться в качестве источника питания постоянного тока. Схему 107 инвертора можно реализовывать, используя трехфазную мостовую схему, которая преобразовывает энергию постоянного тока в квазитрехфазную энергию переменного тока. Квазитрехфазная энергия переменного тока, выводимая из схемы 107 инвертора, подается на двигатель 108 для приведения в действие двигателя 108.

Для детектирования постоянного тока в схеме 116 выпрямителя резистор 113 подключают между другим концом диодного моста 102 и опорным потенциалом. Точно так же для детектирования переменного тока схемы 107 инвертора резистор 112 подключают между схемой 107 инвертора и опорным потенциалом. Потенциалы одних концов резисторов 112 и 113 и потенциал одного вывода сглаживающего конденсатора 106 запитывают от участка, который имеет такой же потенциал, как опорный потенциал схемы 109 управления, поэтому они имеют приблизительно одинаковые потенциалы. Так как один конец схемы 109 управления и один вывод сглаживающего конденсатора 106 устанавливают приблизительно в одинаковый потенциал, потенциал на диодном мосту 102 со стороны резистора 113 имеет значение, пропорциональное току схемы 116 преобразователя. Поэтому ток, пропорциональный току в схеме 116 преобразователя, можно детектировать с помощью детектирования напряжения Vconv одного конца резистора 113, используя опорное напряжение другого конца в качестве опорного значения. Точно так же потенциал на стороне инвертора 107 резистора 112 имеет значение, пропорциональное току инвертора 107. Поэтому значение, пропорциональное току инвертора 107, можно детектировать с помощью детектирования напряжения Vinv одного конца резистора 112, используя опорный потенциал другого конца в качестве опорного значения.

Схема 109 управления включает в себя: АЦ преобразователь (устройство цифрового преобразования) 151, который выполняет АЦ преобразование вводимых аналоговых информационных сигналов; и контроллер 111 преобразователя, который управляет схемой 116 преобразователя, основываясь на выходном сигнале АЦ преобразователя 151. Схема 109 управления дополнительно включает в себя: АЦ преобразователь (устройство цифрового преобразования) 152, который выполняет АЦ преобразование вводимых аналоговых информационных сигналов; и контроллер 110 инвертора, который управляет схемой 107 инвертора, основываясь на выходном сигнале АЦ преобразователя 152. Схема 109 управления выполняет управление током источника питания, через которое управляют схемой 116 преобразователя, и управление вращением двигателя, через которое управляют схемой 107 инвертора. В данном варианте осуществления схему 109 управления можно реализовать, используя цифровой компьютер.

В частности, информационные сигналы, вводимые в АЦ преобразователь 151, могут быть током в схеме 116 преобразователя, детектируемым как напряжение на резисторе 113. Кроме того, выходное напряжение диодного моста 102 и напряжение сглаживающего конденсатора 106 можно дополнительно вводить в АЦ преобразователь 151. Информационные сигналы, вводимые в АЦ преобразователь 152, могут быть током схемы 107 инвертора, детектируемым как напряжение на резисторе 112. Следует отметить, что напряжение сглаживающего конденсатора 106 можно вводить в АЦ преобразователь 152.

Например, в контроллер 111 преобразователя можно вводить мгновенное значение абсолютного значения напряжения переменного тока, контролируя выходное напряжение диодного моста 102, основываясь на выходном сигнале АЦ преобразователя 151, и также можно контролировать выходное напряжение на стороне постоянного тока, контролируя напряжение сглаживающего конденсатора 106. Контроллер 111 преобразователя выполняет управление переключением IGBT 104 так, чтобы можно было получать сигнал тока, такой же как сигнал тока при напряжении переменного тока, и регулирует величину входного сигнала тока так, чтобы можно было получать необходимое напряжение постоянного тока. Таким образом можно реализовывать схему выпрямителя с отличным коэффициентом мощности источника питания. С другой стороны, контроллер 110 инвертора может также контролировать входное напряжение на стороне постоянного тока, контролируя напряжение сглаживающего конденсатора 106, основываясь на выходном сигнале АЦ преобразователя 152.

Фиг.2 показывает внутренние конфигурации АЦ преобразователя 151 и АЦ преобразователя 152. Внутренние конфигурации АЦ преобразователя 151 и АЦ преобразователя 152 являются одинаковыми, поэтому АЦ преобразователь 151 описан для примера, используя ситуацию, когда АЦ преобразователь 151 преобразовывает указанный выше информационный сигнал в цифровую информацию, со ссылкой на фиг.2. В АЦ преобразователь 151 вводят аналоговые информационные сигналы и сигнал для того, чтобы дать команду захвата информационных сигналов и начала АЦ преобразования, которую внутренне подготавливают с помощью цифрового компьютера для начала управления (в дальнейшем называют «сигнал начала операции»). АЦ преобразователь 151 включает в себя: три схемы 301, 302, 303 выборки и хранения (S & H), которые производят выборку и хранение вводимых информационных сигналов; и схемы 304, 305, 306 задержки, которые задерживают сигнал начала операции на предварительно определенное время.

Схемы 301, 302 и 303 выборки и хранения (блоки хранения информационного сигнала) конфигурируют, используя аналоговые переключатели и конденсаторы для хранения информации. Аналоговые информационные сигналы, которые будут преобразовывать, вводят в три схемы 301, 302 и 303 выборки и хранения. Схема 301 выборки и хранения выбирает и хранит вводимые информационные сигналы, основываясь на сигнале начала операции, который дает команду фиксации информационных сигналов и начала АЦ преобразования. Схема 302 выборки и хранения выбирает и хранит вводимые информационные сигналы, основываясь на сигнале начала операции, который задерживают с помощью схемы 304 задержки. Схема 303 выборки и хранения выбирает и хранит вводимые информационные сигналы, основываясь на сигнале начала операции, который задерживают с помощью схем 304 и 305 задержки. Другими словами, схемы 301, 302, 303 выборки и хранения хранят значения в заданном временном порядке.

АЦ преобразователь 151 дополнительно включает в себя: схему 307 удаления отдельного значения, которая удаляет значение, наиболее удаленное от других значений, из сигналов, выводимых из трех схем 301, 302 и 303 выборки и хранения (S & H); схему 308 усреднения, которая усредняет значения, не удаленные с помощью схемы 307 удаления отдельного значения; и схему 309 АЦ преобразования (АЦП), которая выполняет АЦ преобразование значения, выводимого из схемы 308 усреднения. Схема 309 АЦ преобразователя начинает АЦ преобразование в момент времени, дополнительно задержанный по отношению к времени, когда схема 303 выборки и хранения выполняет выборку и хранение, основываясь на сигнале начала операции, который задерживают с помощью схем 304, 305 и 306 задержки. Результат АЦ преобразования, выводимый из схемы 309 АЦ преобразования, используется для управления цифрового компьютера с помощью контроллера 111 преобразователя.

В АЦ преобразователях 151 и 152 данного варианта осуществления предварительно определенное время, необходимое для задержки сигнала начала операции с помощью схемы 304 или 305 задержки (а именно, интервал выборки информационных сигналов каждой схемой выборки и хранения), устанавливают в значение, которое меньше, чем время, необходимое для преобразования в цифровую информацию, выполняемого с помощью схемы 309 АЦ преобразования.

1.2 Операции АЦ преобразования

Будет выполнено описание операции удаления помехи с помощью АЦ преобразователей 151, 152 устройства преобразования энергии, конфигурированного, как описано выше. Фиг.3A показывает сигнал напряжения Vconv, детектированный с помощью резистора 113 на стороне выпрямителя. Фиг.3B показывает сигнал напряжения Vinv, детектированный с помощью резистора 112 на стороне инвертора. На фиг.3A и 3B можно заметить помехи между напряжением на стороне выпрямителя и напряжением на стороне инвертора. Когда устройством преобразования энергии на фиг.1 управляют, информацию, которая указывает значения напряжений Vconv и Vinv, показанных на фиг.3A и фиг.3B, вводят в АЦ преобразователи 151, 152 соответственно как информацию о токе.

Напряжение на стороне выпрямителя Vconv имеет основную форму волны, в которой напряжение увеличивается во время состояния «включено» IGBT 104 (t1-t3, t4-t7) и уменьшается во время состояния «выключено» IGBT 104 (t3-t4, t7-t8). Импульснообразная помеха накладывается на основной сигнал в каждый момент времени резкого изменения напряжения на стороне инвертора Vinv (t1, t2, t5, t6). Напряжение на стороне инвертора Vinv резко изменяется в момент времени переключения состояний «включено/выключено» IGBT в схеме инвертора (трехфазной мостовой схеме) 107. Тем временем, в форме волны напряжения на стороне инвертора Vinv информация о токе каждой фазы двигателя 108 появляется способом с временным разделением сигналов, и импульснообразная помеха накладывается на сигнал напряжения резистора 112 в моменты времени, когда IGBT на стороне преобразователя 104 фактически включается/выключается (t3, t4, t7, t8).

Как описано, наложения импульснообразной помехи происходят и на стороне выпрямителя, и на стороне инвертора на границе изменения состояния IGBT, и таким образом схема 109 управления должна удалять импульснообразную помеху. Соответственно, схема 109 управления удаляет импульснообразную помеху, используя АЦ преобразователи 151 и 152.

Фиг.4 показывает временную диаграмму работы АЦ преобразователей 151 и 152 на фиг.2. АЦ преобразователь 151 на стороне преобразователя и АЦ преобразователь 152 на стороне инвертора могут иметь схемы одинаковой конфигурации, поэтому временные диаграммы работы могут также быть одинаковыми. Работа описана ниже с помощью примера, где АЦ преобразователь 151 на стороне преобразователя выполняет АЦ преобразование информации о токе, детектированной с помощью резистора 113 как напряжение Vconv. Когда АЦ преобразователь 151 принимает сигнал начала работы, который дает команду захвата аналогового значения и выполнения его АЦ преобразования от всей системы (кондиционера и т.д.), в которую внедрено устройство преобразования энергии данного варианта осуществления, этими тремя схемами выборки и хранения 301, 302 и 303 последовательно управляют так, чтобы была захвачена информация о токе, детектированная как напряжение на резисторе 113.

Фиг.5 показывает пример временной диаграммы выборки с помощью трех схем 301, 302 и 303 выборки и хранения. Схемы 301, 302 и 303 выборки и хранения захватывают информацию о токе Vconv с интервалами, равными предварительно определенному времени задержки TA, в соответствии с сигналом начала операции, проходящим через схемы 304 и 305 задержки на фиг.2. Предварительно определенное время задержки TA устанавливают в значение, которое больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, включенной в информационные сигналы. Дополнительно, как показано на фиг.4, предварительно определенное время задержки TA устанавливают в значение, которое короче, чем время TB, которое является временной продолжительностью, необходимой для АЦ преобразования.

Обращаясь снова к фиг.4, схемы 301 и 302 выборки и хранения хранят захваченные значения до тех пор, пока схема 303 выборки и хранения не захватит данные информации о токе. Когда захват информационных сигналов закончен во всех этих трех схемах 301, 302 и 303 выборки и хранения, захваченные значения вводят в схему 307 удаления отдельного значения. Схема 307 удаления отдельного значения удаляет значение, наиболее удаленное от других значений, из захваченных трех результатов выборки. На фиг.5 импульснообразная помеха существует около момента времени второй выборки, поэтому второй результат выборки и хранения имеет значение, очень отличающееся от других значений. Соответственно, схема 307 удаления отдельного значения удаляет второе значение выборки и хранения и предоставляет возможность передачи только первого и третьего значений выборки и хранения.

Два значения выборки и хранения, которые прошли через схему 307 удаления отдельного значения, усредняют с помощью схемы 308 усреднения, и усредненное значение посылают в схему 309 АЦ преобразования. Схема 309 АЦ преобразования выполняет АЦ преобразование усредненного значения.

Так как значение, наиболее удаленное от других значений, удаляют с помощью схемы 307 удаления отдельного значения, сигнал, выводимый из схемы 309 АЦ преобразования, становится сигналом, из которого удалена помеха. Сигнал с удаленной помехой посылают в контроллер 111 преобразователя. Подобным способом сигнал с помехой, удаленной с помощью АЦ преобразователя 152, посылают в контроллер 110 инвертора.

1.3 Сущность изобретения

Согласно устройству преобразования энергии данного варианта осуществления импульснообразную помеху, которая вызвана индуктивностью проводов и т.п. и которая включена в информацию о токе и т.д., которая является важной для преобразования энергии, можно удалять с помощью АЦ преобразователей 151, 152. Поэтому очень точную информацию можно быстро получать простым способом, используя резисторы и т.д., и точность управления при преобразовании энергии можно увеличивать. Согласно устройству преобразования энергии данного варианта осуществления можно считывать информацию с удаленной импульснообразной помехой, поэтому очень точное управление преобразованием энергии можно реализовывать с помощью простого способа измерения. Таким образом, устройство преобразования энергии данного варианта осуществления можно применять для использования в стиральных машинах и т.д., которые используют электроэнергию, а также в кондиционерах и холодильниках для домашнего или коммерческого использования. Дополнительно, устройство преобразования энергии данного варианта осуществления может также иметь преимущественный эффект в случае, когда обеспечивают множество нагрузок переменного тока, которыми будут управлять, таких как двигатели.

В частности, как очевидно из временной диаграммы на фиг.4, согласно данному варианту осуществления предварительно определенное время задержки TA, которое является интервалом выборки, устанавливают в значение, меньшее, чем время TB, необходимое для преобразования в цифровую информацию. Поэтому время TC, которое является временем от ввода аналоговой информации до окончательного получения цифровой информации, в значительной степени сокращают по сравнению с обычным способом удаления помехи, показанным на фиг.12. Таким образом помеху можно удалять, не вызывая задержку получения информации. Дополнительно, согласно данному варианту осуществления АЦ преобразование выполняют не каждый раз, когда фиксируют каждое из аналоговых значений, а АЦ преобразование выполняют после обработки усреднения. Соответственно, время TC, необходимое для получения цифровой информации, можно еще больше сокращать. Таким образом, устройство преобразования энергии данного варианта осуществления может реализовывать устойчивое и высокоточное управление.

Дополнительно, согласно данному варианту осуществления АЦ преобразование выполняют после вычислительных операций для удаления помехи (а именно, обработку для этого выполняют с помощью простой аналоговой схемы). Таким образом, также существует преимущество, что схему можно сделать простой.

Как показано на фиг.5, так как помеха является короткой импульсной помехой, едва ли существует какая-либо возможность, что помеха повлияет на два значения выборки и хранения из трех значений выборки и хранения. Поэтому большую импульснообразную помеху можно полностью удалять способом данного варианта осуществления. Дополнительно, когда импульснообразную помеху генерируют во время задержки между выполнениями выборки и хранения из трех выборок и хранений, ни на одно из значений выборки и хранения не оказывают влияния помехи, поэтому можно реализовывать удаление большой импульснообразной помехи.

В данном варианте осуществления время задержки TA для каждого из блоков выборки и хранения устанавливают в значение, которое больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, включенной в вводимые аналоговые информационные сигналы. Поэтому два или большее количество значений с помехами не могут обрабатывать с помощью выборки и хранения. Соответственно, влияние помехи можно полностью удалять с помощью удаления самой дальней информации из информации, обработанной с помощью выборки и хранения.

Дополнительно, в данном варианте осуществления резисторы 112, 113 размещают в расположении, где необходимо детектировать ток, и информацию о токе получают через разность потенциалов между обоими концами резисторов. Поэтому, согласно данному варианту осуществления, импульснообразную помеху можно удалять с помощью простого способа детектирования и точность управления преобразованием энергии можно увеличивать. При преобразовании энергии часто происходит резкое изменение информации о токе, когда маршрут, через который протекает ток, изменяется. Другими словами, информация о токе наилучшим образом указывает состояние управления. Соответственно, высокоточное преобразование энергии можно реализовать с помощью быстрого захвата информации об изменении.

Следует отметить, что согласно данному варианту осуществления обеспечивают три схемы выборки и хранения и три аналоговых информационных сигнала выборки и хранения. Однако количество сигналов выборки и хранения не ограничено тремя. Например, количество схем выборки и хранения и количество значений выборки и хранения может быть равно четырем или большему количеству. Чем больше количество информационных сигналов, используемых для вычисления, тем более точные значения можно вычислять. Поэтому данное количество предпочтительно равно трем или большему количеству.

Вариант осуществления 2

Устройство преобразования энергии варианта осуществления 2 отличается от устройства преобразования энергии варианта осуществления 1 конфигурацией и работой АЦ преобразователей 151, 152. АЦ преобразователи 151, 152 варианта осуществления 1 выполняют АЦ преобразование в самом конце. Напротив, согласно варианту осуществления 2 АЦ преобразование выполняют сразу после выборки и хранения. Другими словами, схемы АЦ преобразования обеспечивают сразу после каждой из схем выборки и хранения так, чтобы удаление выделяющегося значения и усреднение вычисления выполнялись в цифровой форме после того, как все значения сначала преобразованы в цифровую информацию. Таким образом АЦ преобразователи 151, 152 можно легко реализовать как большую интегральную схему (БИС). Вариант осуществления 2 является таким же, как вариант осуществления 1, за исключением конфигурации и работы АЦ преобразователей 151, 152.

Фиг.6 показывает конфигурацию АЦ преобразователя 151 согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения. АЦ преобразователь 152 также имеет конфигурацию, показанную на фиг.6. Его конфигурация и работа будут описаны ниже, причем АЦ преобразователь 151 рассматривают в качестве примера. АЦ преобразователь 151 включает в себя: три схемы 301, 302 и 303 выборки и хранения, которые захватывают вводимые аналоговые сигналы в качестве информационных сигналов; схемы 621, 622 и 623 АЦ преобразования, которые преобразовывают в цифровую информацию результирующие выходные сигналы из этих трех схем 301, 302 и 303 выборки и хранения; и схемы 604, 605, 606 и 620 задержки, которые задерживают сигнал начала операции для того, чтобы дать команду начала синхронизации выборки и хранения и АЦ преобразования в предварительно определенное время. Схема 302 выборки и хранения и схема 621 АЦ преобразования работают, основываясь на сигнале начала операции, который проходит через схему 604 задержки, причем схема 303 выборки и хранения и схема 622 АЦ преобразования работают, основываясь на сигнале начала операции, который проходит через схемы 604 и 605 задержки. Схема 623 АЦ преобразования работает, основываясь на сигнале начала операции, который проходит через схемы 604, 605 и 606 задержки. АЦ преобразователь 151 дополнительно включает в себя: схему 307 удаления выделяющегося значения, которая удаляет значение, самое дальнее от других значений, из информационных сигналов, каждый из которых преобразован в цифровую информацию; и схему 308 усреднения, которая усредняет значения, которые не были удалены. Выходной сигнал из схемы 308 усреднения является результатом АЦ преобразования с удаленной помехой.

Фиг.7 показывает временную диаграмму работы АЦ преобразователя 151 на фиг.6. Когда АЦ преобразователь 151 принимает сигнал начала операции для того, чтобы дать команду фиксации аналогового значения и начала его АЦ преобразования от полной системы, такой как кондиционер, в который внедряют устройство преобразования энергии на фиг.1, эти три схемы 301, 302 и 303 выборки и хранения работают последовательно так, чтобы аналоговая информация в данный момент времени (например, информация о токе, детектированная с помощью резисторов 112 и 113 на фиг.1) была захвачена. Результаты этих трех схем 301, 302 и 303 выборки и хранения сразу посылают в схемы 621, 622 и 623 АЦ преобразования. Схемы 621, 622 и 623 АЦ преобразования преобразовывают результаты выборки и хранения в цифровую информацию, основываясь на сигнале начала операции, выводимом из схем 604, 605 и 606 задержки. Когда соответствующее АЦ преобразование закончено, полученный результат сохраняют. В момент времени, когда последнее АЦ преобразование заканчивается, доступны все три результата АЦ преобразования. После этого полученную цифровую информацию посылают в схему 307 удаления отдельного значения. Схема 307 удаления отдельного значения удаляет цифровую информацию, имеющую значение, наиболее удаленное от других значений, из полученной цифровой информации и посылает значения, которые не удалены, в схему 308 усреднения. Схема 308 усреднения выполняет усреднение полученных значений.

Как показано на фиг.7, предварительно определенное время задержки TA с помощью схем 604, 605 и 606 задержки (а именно, время выборки и хранения) устанавливают в значение, которое меньше, чем время TB, необходимое для преобразования в цифровую информацию с помощью схем 621, 622 и 623 АЦ преобразования, аналогично варианту осуществления 1. Таким образом, аналогично фиг.4, время TC, время от приема сигнала начала операции до конца АЦ преобразования становится короче, чем время на фиг.12 согласно обычному способу. Следует отметить, что время задержки с помощью схемы 620 задержки можно устанавливать в значение, необходимое для преобразования в цифровую информацию с помощью схемы 623 АЦ преобразования.

Согласно данному варианту осуществления можно получить преимущественные эффекты, аналогичные преимущественным эффектам варианта осуществления 1. Другими словами, помеху можно удалять в течение короткого времени и можно реализовывать устойчивое и высокоточное управление.

В данном варианте осуществления удаление отдельных значений и вычисление усреднения выполняют после цифрового преобразования и поэтому количество элементов схемы увеличивают по сравнению с вариантом осуществления 1. Однако каждый элемент схемы необязательно должен иметь высокую производительность, поэтому существует преимущество, что его легко воплощать как большую интегральную схему (БИС).

Вариант осуществления 3

Устройство преобразования энергии варианта осуществления 3 отличается от устройств преобразования энергии вариантов осуществления 1 и 2 конфигурацией и работой АЦ преобразователей 151 и 152. В АЦ преобразователях 151 и 152 вариантов осуществления 1 и 2 схема 307 удаления отдельного значения удаляет самое удаленное значение. Напротив, в варианте осуществления 3 удаляют максимальное значение и минимальное значение. В варианте осуществления 3 другие конфигурации и операции являются такими же, как конфигурации и операции варианта осуществления 1.

Фиг.8 показывает конфигурацию АЦ преобразователя 151 согласно данному варианту осуществления. АЦ преобразователь 152 может также иметь конфигурацию, показанную на фиг.8. Его конфигурация и работа будут описаны ниже, причем АЦ преобразователь 151 используют в качестве примера. АЦ преобразователь 151 данного варианта осуществления использует схему 407 удаления максимального значения/минимального значения, которая удаляет из вводимых сигналов сигнал, имеющий максимальное значение, и сигнал, имеющий минимальное значение, вместо схемы 307 удаления отдельного значения, показанной на фиг.2.

Операция удаления помехи с помощью АЦ преобразователя 151 данного варианта осуществления будет описана в отношении сигнала на фиг.5. В случае сигнала, показанного на фиг.5, максимальным значением является второе значение выборки и хранения, а минимальным значением является третье значение выборки и хранения. Соответственно, схема 407 удаления максимального значения/минимального значения удаляет второе и третье значения выборки и хранения и выводит первое значение выборки и хранения. Первое значение выборки и хранения не подвергается воздействию импульснообразной помехи, поэтому сигнал с удаленной помехой получают на выходе схемы 308 усреднения. Следует отметить, что в данном примере, так как одно значение вводят на схему 308 усреднения, входное и выходное значения для схемы 308 усреднения имеют одинаковые значения.

В данном варианте осуществления точно так же, аналогично варианту осуществления 1, время задержки TA устанавливают в значение, которое меньше времени TB, необходимого для преобразования в цифровую информацию, с помощью схем 304 и 305 задержки (см. фиг.4).

Согласно данному варианту осуществления можно получать такое же благоприятное воздействие, как благоприятное воздействие варианта осуществления 1. Другими словами, помеху можно удалять в течение короткого времени и можно реализовывать устойчивое и очень точное управление.

Следует отметить, что согласно данному варианту осуществления обеспечивают три схемы выборки и хранения и три значения выбирают и хранят. Однако данное количество можно устанавливать равным четырем или большему количеству. Когда используются четыре или большее количество схем выборки и хранения, множество информационных сигналов получают после удаления максимального и минимального значений. Поэтому множество сигналов можно усреднять с помощью схемы 308 усреднения. В этом случае значение, из которого удалены помехи, можно также выводить как преобразованное с помощью АЦ преобразования значение.

Следует отметить, что аналогично варианту осуществления 2 схемы 621, 622 и 623 АЦ преобразования можно обеспечивать непосредственно сразу после схем 301, 302 и 303 выборки и хранения. В этом случае, после того как все значения преобразованы в цифровую информацию, сначала максимальное значение и минимальное значение удаляют через цифровое вычисление и результат этого подвергают вычислению усреднения.

Вариант осуществления 4

Устройства преобразования энергии согласно вариантам осуществления 1-3 преобразовывают энергию переменного тока, выводимую из источника питания 101 переменного тока, и подают преобразованную электроэнергию двигателю. Напротив, устройство преобразования энергии варианта осуществления 4 преобразовывает энергию постоянного тока, выводимую из источника питания постоянного тока, и подает преобразованную электроэнергию двигателю, причем устройство преобразования энергии данного варианта осуществления может включить в себя АЦ преобразователи 151 и 152 любого из вариантов осуществления 1-3.

Фиг.9 показывает конфигурацию устройства преобразования энергии согласно варианту осуществления 4 настоящего изобретения. Устройство преобразования энергии данного варианта осуществления включает в себя: инвертор A 827 и инвертор B 817, которые преобразовывают энергию постоянного тока, выводимую из источника питания 806 постоянного тока, в энергию переменного тока; и схему 809 управления, которая управляет инвертором A 827 и инвертором B 817. Инвертор A 827 и инвертор B 817 можно реализовывать, используя трехфазную мостовую схему. Энергия переменного тока, выводимая из инвертора A 827 и инвертора B 817, подается к двигателям 828 и 818. Таким образом, двигателем 818 и двигателем 828 независимо управляют. Резисторы 822, 812 детектирования тока подключают между источником питания 806 постоянного тока и инвертором A 827 и между источником питания 806 постоянного тока и инвертором B 817 соответственно. Мгновенные напряжения на концах обоих резисторов 822 и 812 детектирования тока можно детектировать при использовании минусовой клеммы источника питания 806 постоянного тока в качестве опорного потенциала и при детектировании напряжений резистора 822 детектирования тока инвертора A 827 и резистора детектирования тока 812 инвертора B 817. Таким образом, мгновенные токи двух двигателей 828 и 818 (значения токов инверторов 828 и 817) могут быть известны. Схема 809 управления включает в себя: АЦ преобразователи 151 и 152, в которые вводят аналоговую информацию (такую как информация, которая указывает значение тока инвертора А 827 или инвертора B 817, или информация, которая указывает значение напряжения источника питания 806 постоянного тока), и выполняют АЦ преобразование этой аналоговой информации; и контроллер 820 инвертора A и контроллер 810 инвертора B, которые управляют инвертором А 827 и инвертором B 817 соответственно, основываясь на выходном сигнале АЦ преобразователей 151 и 152. Мгновенные токи двигателей 828 и 818 детектируют с помощью резисторов 822 и 812 детектирования тока. Контроллер 820 инвертора A и контроллер 810 инвертора B могут с высокой точностью управлять приведением в действие каждого из двигателей 828 и 818 при использовании указанной выше информации о значении тока.

Фиг.10A показывает активную составляющую напряжения Va резистора 822 детектирования тока на стороне инвертора А 827. Фиг.10B показывает активную составляющую напряжения Vb резистора 812 детектирования тока на стороне инвертора B 817. Эти активные составляющие напряжений Va и Vb вводят в АЦ преобразователи 151 и 152 в качестве информации о токе. Как показано в информации о токе, полученной от двух резисторов 812 и 822 детектирования тока на фиг.10, в моменты времени, когда ток резко изменяется, на другой ток оказывают такое воздействие, что импульсная помеха возникает на другом сигнале тока. Поэтому в данном варианте осуществления импульсную помеху также удаляют с помощью АЦ преобразователей 151 и 152.

Конфигурации АЦ преобразователей 151 и 152 данного варианта осуществления могут быть такими же, как конфигурации АЦ преобразователей 151 и 152 любого из вариантов осуществления 1-3. Короче говоря, интервал (время задержки) TA выборки устанавливают в значение, которое короче, чем время TB, необходимое для преобразования в цифровую информацию, выполняемого с помощью схемы 309 АЦ преобразования (см. фиг.4).

Конфигурации АЦ преобразователей 151 и 152 данного варианта осуществления являются такими же, как конфигурация АЦ преобразователей 151 и 152 любого из вариантов осуществления 1-3, поэтому согласно данному варианту осуществления можно получать преимущественные эффекты, аналогичные преимущественным эффектам вариантов осуществления 1-3. Другими словами, помеху можно удалять в течение короткого времени и возможно устойчивое и высокоточное управление.

Дополнительно, согласно данному варианту осуществления множество двигателей можно точно приводить в действие с помощью простой конфигурации. Когда множество двигателей, соответственно, приводят в действие с помощью множества инверторов, как описано в данном варианте осуществления, импульснообразный ток утечки может протекать в паразитной емкости между двигателем и его корпусом (защитным корпусом), и ток утечки может иногда протекать через другой двигатель и смешиваться с током в системе инвертора другого двигателя как помеха. Поэтому, когда множество двигателей, соответственно, приводят в действие с помощью множества инверторов, удаление помехи согласно данному варианту осуществления имеет большой эффект.

Хотя в данном варианте осуществления множество двигателей приводят в действие с помощью источника питания постоянного тока, нужно отметить, что множество двигателей можно также приводить в действие с помощью источника питания переменного тока. В этом случае, аналогично конфигурации, показанной на фиг.1, можно использовать идентичное электропитание постоянного тока, полученное с помощью выпрямления и сглаживания выходного сигнала от источника питания переменного тока. В этом случае также можно получать преимущественные эффекты аналогично данному варианту осуществления.

Были описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако другие различные измененные примеры, исправления и другое использование будут также понятны специалистам. Поэтому настоящее изобретение не ограничено данным конкретным описанием изобретения и его можно ограничивать только с помощью прилагаемой формулы изобретения.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Согласно устройству цифрового преобразования настоящего изобретения помеху можно удалять в течение короткого времени, поэтому устройство преобразования энергии с использованием данного устройства цифрового преобразования может реализовывать устойчивое и высокоточное управление преобразованием энергии и может использоваться в стиральных машинах и т.д., которые используют электроэнергию, а также при использовании домашних или коммерческих кондиционеров и холодильников.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

101: источник питания переменного тока

102: диодный мост

103: катушка индуктивности

104: IGBT

105: диод

106: сглаживающий конденсатор

107, 817, 827: схема инвертора

108, 818, 828: двигатель

109, 809: схема управления

110, 810, 820: контроллер инвертора

111: контроллер преобразователя

112, 113, 812, 822: резистор

116: схема преобразователя

151, 152: АЦ преобразователь

301, 302, 303: схема выборки и хранения

304, 305, 306, 604, 605, 606, 620: схема задержки

307: схема удаления отдельного значения

308: схема усреднения

309, 621, 622, 623: схемы АЦ преобразователя

407: схема удаления максимального значения/минимального значения

806: источник питания постоянного тока

1. Устройство цифрового преобразования, содержащее:
множество блоков хранения информационных сигналов, выполненных с возможностью выборки информационных сигналов с задержкой, равной предопределенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющееся значение, и сохранения этих выбранных значений одновременно с выборкой каждого из сигналов;
блок удаления, выполненный с возможностью удаления максимального значения и минимального значения среди значений, хранящихся в множестве блоков хранения информационных сигналов;
блок усреднения, выполненный с возможностью усреднения значений, которые не удалены с помощью блока удаления; и
преобразователь, выполненный с возможностью осуществления аналого-цифрового (АЦ) преобразования значения, выводимого из блока усреднения, и выведения преобразованного с помощью АЦ преобразования значения в качестве цифровой информации,
причем предопределенное время имеет значение, которое меньше, чем время, необходимое для преобразования в цифровую информацию, выполняемого с помощью преобразователя, и больше, чем временная продолжительность импульсно-образной помехи, включенной в информационные сигналы, вводимые во множество блоков хранения информационного сигнала.

2. Устройство цифрового преобразования по п.1, в котором множество информационных сигналов, хранимых множеством блоков хранения информационных сигналов, равно трем или большему количеству.

3. Устройство цифрового преобразования по п.1, в котором информационные сигналы, вводимые во множество блоков хранения информационных сигналов, указывают значения тока.

4. Устройство цифрового преобразования, содержащее:
множество блоков хранения информационных сигналов, выполненных с возможностью выборки информационных сигналов с задержкой, равной предопределенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющееся значение, и сохранения выбранных значений одновременно с выборкой каждого из сигналов;
множество преобразователей, выполненных с возможностью осуществления АЦ преобразования значений, которые хранятся в множестве блоков хранения информационных сигналов, и выведения цифровых значений;
блок удаления, выполненный с возможностью удаления максимального значения и минимального значения среди цифровых значений, выводимых из преобразователей; и
блок усреднения, выполненный с возможностью усреднения цифровых значений, которые не удалены с помощью блока удаления, и выведения усредненного значения в качестве цифровой информации,
причем предопределенное время имеет значение, которое меньше, чем время, необходимое для преобразования в цифровое значение, выполняемого с помощью каждого из множества преобразователей, и больше, чем временная продолжительность импульснообразной помехи, включенной в информационные сигналы, вводимые во множество блоков хранения информационного сигнала.

5. Устройство цифрового преобразования по п.4, в котором множество информационных сигналов, хранимых множеством блоков хранения информационных сигналов, равно трем или большему количеству.

6. Устройство цифрового преобразования по п.4, в котором информационные сигналы, вводимые во множество блоков хранения информационных сигналов, указывают значения тока.

7. Устройство преобразования энергии, содержащее:
преобразователь энергии постоянного тока, выполненный с возможностью преобразования выходного сигнала источника питания переменного тока в энергию постоянного тока, используя переключающий элемент;
преобразователь энергии переменного тока, выполненный с возможностью преобразования энергии постоянного тока, выводимой из преобразователя энергии постоянного тока, в энергию переменного тока;
схему управления, выполненную с возможностью управления преобразователем энергии постоянного тока и преобразователем энергии переменного тока, основываясь на цифровой информации о токе;
резисторы, которые соединены с участками энергии постоянного тока в преобразователе энергии постоянного тока и в преобразователе энергии переменного тока; и
устройство цифрового преобразования по п.1 или 4,
причем устройство цифрового преобразования детектирует постоянный ток в преобразователе энергии постоянного тока и переменный ток в преобразователе энергии переменного тока с помощью детектирования напряжений на одних концах резисторов, рассматривая напряжения на других концах резисторов в качестве опорных значений, и преобразовывает каждый детектированный постоянный ток и детектированный переменный ток в цифровую информацию о токе.

8. Устройство преобразования энергии, содержащее:
множество преобразователей энергии переменного тока, выполненных с возможностью преобразования выходного сигнала от электропитания квазипостоянного тока в множество энергий переменного тока, причем источник питания квазипостоянного тока преобразовывает электропитание постоянного тока или электропитание переменного тока в постоянный ток;
схему управления, выполненную с возможностью управления множеством преобразователей энергии переменного тока, основываясь на цифровой информации о токе;
резисторы, которые соединены с каждым из маршрутов от источника питания постоянного тока или источника питания переменного тока к каждому из множества преобразователей энергии переменного тока; и
устройство цифрового преобразования по п.1 или 4,
причем устройство цифрового преобразования детектирует переменный ток во множестве преобразователей энергии переменного тока с помощью детектирования напряжений на одних концах резисторов, рассматривая напряжения на других концах резисторов в качестве опорных значений, и преобразовывает каждый из детектированных переменных токов в цифровую информацию о токе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых входных сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников ко входам компараторов напряжения.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании систем автоматического управления (САУ). Технический результат заключается в осуществлении работы в широком диапазоне температур в полях ионизирующего излучения, резервировании, кодовом управлении выходным током и радиационной стойкости с временем работы при изменении в широком диапазоне температур окружающей среды, возникновении катастрофических и параметрических отказов отдельных элементов источника и при изменении нагрузки в условиях действия ионизирующего излучения.

Изобретение относится к области электроники, а именно к цифроаналоговым преобразователям. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение быстродействия цифроаналогового преобразователя при сохранении точности преобразования за счет формирования двухполярного выходного сигнала.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для контроля работы аналого-цифровых преобразователей без применения специальных тестовых сигналов.

Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной технике для измерения аналогового сигнала. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения аналогового сигнала за счет измерения скорости изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления в совокупности с арифметическими устройствами, которые реализуют различные арифметические процедуры над минимизированными позиционно-знаковыми структурами аргументов ±[mj]f(+/-)min троичной системой счисления f(+1,0,-1) с последующим преобразованием ее в аргумент аналогового сигнала напряжения ±UЦАПf([mj]) посредством функциональной структуры цифро-аналогового преобразования f1(ЦАП).

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике, а также к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано при создании высокоточных аналого-цифровых преобразователей и систем контроля параметров изделий электронной техники.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами, в частности в автоматизированном электроприводе.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах. Техническим результатом является получение увеличенного числа уровней напряжения на выходе преобразователя частоты при меньшем числе вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора и при меньшем количестве силовых ячеек и обеспечение возможности управления положением байпасных ключей не только при неисправности.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для повышения быстродействия станков, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в питающей их трехфазной сети.

Устройство относится к устройству преобразователя мощности, которое преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока, в частности относится к устройству приведения в действие электродвигателя с регулируемой скоростью вращения.

Изобретение относится к управлению многофазным выпрямителем переменного тока. Технический результат заключается в усовершенствовании способа управления выпрямителем, чтобы при отказе в выходных цепях не проявлялись составляющие постоянного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе и преобразовательной технике. Технический результат - снижение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления многофазным выпрямителем переменного тока с, по меньшей мере, двумя модулями (100) фаз, имеющими, соответственно, две ветви (T1, , T6) вентилей - одну верхнюю и одну нижнюю, имеющие, соответственно, две соединенные последовательно двухполюсные подсистемы (10, 11).

Изобретение относится к устройству электропитания размещенного на морском дне изменяемого по числу оборотов привода, которое на стороне сети и на стороне нагрузки содержит соответствующие выпрямители (10, 12) переменного тока, которые на стороне постоянного напряжения посредством кабеля (44) постоянного тока электрически соединены между собой, причем выпрямитель (10) переменного тока стороны сети на суше связан с питающей сетью (8) энергоснабжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано и может быть использовано в силовой электронике. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано к качестве источника питания для установок индукционного нагрева и формирования тока для нагрева.

Изобретение относится к силовому преобразованию. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в инверторах для подачи нескольких выходных напряжений или нескольких потенциалов выходных напряжений на соответствующих выходах (A1, A2, A3). Преобразователь содержит блоки (3) регулировки, которые соответственно присоединены к одному из нескольких источников (2) входного напряжения. Каждый из блоков (3) регулировки изменяет входное напряжение (UIN1, UIN2, UIN3, UIN4), поданное от присоединенного источника (2) входного напряжения, и подает промежуточное напряжение (U1, U2, U3, U4). Преобразователь содержит элементы (41) коммутации, причем к каждому элементу (41) коммутации приложены определенные посредством промежуточных напряжений (U1, U2, U3, U4) потенциалы (V0, V1, V2, V3, V4) промежуточных напряжений и каждый элемент (41) коммутации выбирает один из потенциалов (V0, V1, V2, V3, V4) промежуточного напряжения для выдачи в качестве соответствующего потенциала (VOUT1, VOUT2, VOUT3) выходного напряжения. Способ эксплуатации такого преобразователя включает в себя следующие этапы: настройку блоков (3) регулировки так, чтобы блоки (3) регулировки подавали потенциалы промежуточных напряжений, которые содержат подаваемые потенциалы (VOUT1, VOUT2, VOUT3) выходных напряжений; настройку элементов (41) коммутации так, чтобы соответственно выбирался один из потенциалов (V0, V1, V2, V3, V4) промежуточного напряжения и подавался на соответствующий выход (A1, A2, A3). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх