JPH06112835A - パルス幅変調による疑似波形の交流発生回路 - Google Patents

パルス幅変調による疑似波形の交流発生回路

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JPH06112835A
JPH06112835A JP4260183A JP26018392A JPH06112835A JP H06112835 A JPH06112835 A JP H06112835A JP 4260183 A JP4260183 A JP 4260183A JP 26018392 A JP26018392 A JP 26018392A JP H06112835 A JPH06112835 A JP H06112835A
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JP4260183A
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Seiichi Suzuki
誠一 鈴木
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Kanagawa Prefecture
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KANAGAWA PREF GOV
Kanagawa Prefecture
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロプロセッサの演算等の負擔を軽減
し、高速処理ができ、コストを低減することができる。 【構成】 パルス幅データ出力回路2と、パルス幅変換
回路3と、インバータ回路4とから成る。パルス幅デー
タ出力回路2の不揮発性メモリ9には、交流の一周期を
等分したその等分点毎の電圧値に対応するパルス幅値の
一周期分を1グループとするパルス幅データが複数の指
令電圧に相当する分格納され、マイクロプロセッサ1か
ら電圧指令、周波数指令が入力すると、メモリ9から電
圧指令に相当するパルス幅データが周波数指令に対応す
る時間間隔で繰り返し出力し、パルス幅変換回路3を経
てインバータ回路4で疑似波形の交流に変換され負荷5
に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単相又は多相交流誘導
電動機の回転速度等を、マイクロプロセッサ等の出力に
より制御する用途等に用いられるパルス幅変調による疑
似波形の交流発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、パルス幅変調により可変電圧、可
変周波数の疑似正弦波交流を得る論理回路は、図9に示
すように、正弦波の指令信号Sと基準の三角波T(又は
ランプ波)とを比較してパルス幅変調されたパルス波P
を得て、これをインバータ回路に出力することにより負
荷に供給するパルス幅変調による疑似正弦波交流を得て
いた。
【0003】また、コンピュータのマイクロプロセッサ
等による制御の必要性が高まる中で、上述の正弦波のア
ナログ指令信号の代りに、マイクロプロセッサ等からデ
ジタルの電圧及び周波数指令を与えることで、パルス幅
変調されたパルス波を発生させる方法がある。図10
は、その回路で、マイクロプロセッサaから電圧指令が
与えられるカウンタbと、これに接続された関数発生器
cと、マイクロプロセッサaから周波数指令が与えられ
るD/Aコンバータdと、関数発生器cから出力される
電圧指令に対応するデジタルデータがD/Aコンバータ
dでアナログ化された周波数指令の制御信号と組み合わ
されて指令用の正弦波を生成するD/Aコンバータe
と、基準の三角波を発生する三角波発振器fと、これか
ら出力した三角波と正弦波を比較して疑似正弦波に比例
したパルス幅変調されたパルス波を得るパルス幅発生器
gとから構成されている。
【0004】図11に示す回路は、マイクロプロセッサ
の演算機能を利用した回路で、この回路は、マイクロプ
ロセッサaから周波数指令が与えられるとカウンタb1
で三角波の位相0°、90°、180°、270°に対
応するトリガー信号が発生し、このトリガー信号でマイ
クロプロセッサaに割り込みをかけ、この時点に対応す
る正弦波の値を演算してカウンタb2に電圧指令として
出力し、カウンタb2はこの電圧指令をもとに2安定回
路hを動作させ、これからパルス幅変調されたパルスを
出力するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の回路では、パル
ス幅変調されたパルスを出力させる指令をアナログ量に
一旦置き換えた正弦波で与えるか、もしくはマイクロプ
ロセッサの演算機能を利用して指令を与えているため、
コストの増大と高速動作に問題があった。
【0006】本発明は、上記アナログ信号の介在を無く
し、マイクロプロセッサの演算等の負担を軽減し、高速
化するとともにコストを低減することをその目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の交流発生回路は、指令電圧に相当
する正弦波その他の任意波形の交流の一周期を等分し、
その等分点毎の電圧値に対応するパルス幅値の一周期分
を1グループとするパルス幅データとして、複数の指令
電圧に相当する複数グループ分を格納した不揮発性メモ
リを含み、マイクロプロセッサ等から出力する電圧指令
により、これに相当するグループのパルス幅データを、
マイクロプロセッサ等から出力する周波数指令に対応す
る一定の時間間隔で繰り返し前記不揮発性メモリから出
力させるパルス幅データ出力回路と、該出力回路から出
力する電圧指令に相当する1グループのパルス幅データ
を、前記周波数指令に対応する一定の時間間隔で繰り返
しパルス幅信号に変換するパルス幅変換回路と、該パル
ス幅変換回路から出力するパルス幅信号を疑似波形の交
流に交換するインバータ回路とから成るとし、請求項2
記載の交流発生回路は、指令電圧に相当する正弦波その
他の任意波形の交流の一周期を等分し、その等分点毎の
電圧値に対応するパルス幅値の一周期分を1グループと
するパルス幅データとして、複数の指令電圧に相当する
複数グループ分を格納した基本相の不揮発性メモリと、
該不揮発性メモリに格納された複数の指令電圧に相当す
る複数グループ毎のパルス幅データを、定められた位相
変化のある多相交流において各グループ内で位相変化に
応じアドレスのシフトを順次行なって格納した不揮発性
メモリとを含み、マイクロプロセッサ等から出力する電
圧指令により複数個の前記不揮発性メモリを同一のアド
レス線で選択し、選択された該電圧指令に相当する多相
分のグループのパルス幅データを、マイクロプロセッサ
等から出力する周波数指令に対応する一定の時間間隔で
繰り返し前記複数個の不揮発性メモリから出力させるパ
ルス幅データ出力回路と、該出力回路から出力した電圧
指令に相当する多相分のグループのパルス幅データを、
前記周波数指令に対応する一定の時間間隔で繰り返し多
相のパルス幅信号に変換するパルス幅変換回路と、該パ
ルス幅変換回路から出力する多相のパルス幅信号を疑似
波形の多相交流に交換するインバータ回路とから成る。
【0008】
【作用】請求項1記載の交流発生回路によれば、パルス
幅データ出力回路の不揮発性メモリには、指令電圧に相
当する正弦波等の任意波形の交流の一周期を等分し、そ
の等分点毎の電圧値に対応するパルス幅値の一周期分を
一グループとするパルス幅データが、複数の指令電圧に
相当する複数グループ分格納されており、マイクロプロ
セッサ等から出力する電圧指令が不揮発性メモリに入力
すると、該電圧指令に相当するグループのパルス幅デー
タが、マイクロプロセッサ等から出力する周波数指令に
対応する一定の時間間隔で繰り返し不揮発性メモリから
出力し、このグループのパルス幅データがパルス幅変換
回路で、パルス幅信号に変換され、このパルス幅信号が
インバータ回路でパルス幅変調された疑似波形の交流に
交換される。
【0009】請求項2記載の交流発生回路によれば、マ
イクロプロセッサ等から出力する電圧指令により多相交
流の相数分の不揮発性メモリを、同一のアドレス線で選
択すると、電圧指令に相当する多相分のグループのパル
ス幅データが、相数分の不揮発性メモリから、マイクロ
プロセッサ等から出力する周波数指令に対応する一定の
時間間隔で繰り返し出力し、この多相分のグループのパ
ルス幅データはパルス幅変調回路で多相のパルス幅信号
に変換され、位相変化のあるこの多相のパルス幅信号が
インバータ回路で疑似波形の多相交流に変換される。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0011】図1は、単相疑似正弦波交流発生回路を示
す。
【0012】同図において、1はマイクロプロセッサ、
2はマイクロプロセッサ1に接続されたパルス幅データ
出力回路、3はパルス幅変換回路、4はインバータ回
路、5は例えばコンデンサ型誘導電動機等の負荷であ
る。
【0013】前記パルス幅データ出力回路2は、パルス
発生回路6と、分周回路7と、カウンタ8と、不揮発性
メモリ9(以下単にメモリという)とから成っている。
【0014】図2は、1周期が例えば16等分されたパ
ルス幅変調による疑似正弦波交流を示し、等分点毎のパ
ルス幅値は元の正弦波交流の対応する等分点における電
圧値に対応する。前記メモリ9には、パルス幅値の一周
期分を1グループとする例えば16バイトのパルス幅デ
ータが格納され、このパルス幅データは一定の間隔(5
0Hzでは1.25ミリ秒)ごとに順次繰り返しパルス
幅変換回路3に出力され、このパルス幅変換回路3から
得られるパルス幅信号はインバータ回路4に出力するこ
とにより、インバータ回路4で連続した疑似正弦波交流
電圧が得られ、この電圧は負荷5に供給される。
【0015】前記パルス幅値の一周期分を1グループと
するパルス幅データは1つの電圧指令に対応するから、
可変電圧出力とするには、その電圧範囲と分解精度に応
じて複数グループのパルス幅データをメモリ9に格納す
る。疑似正弦波を可変周波数とするときは、パルス幅デ
ータを出力する間隔を可変にする。
【0016】図1に示す回路によれば、可変電圧及び可
変周波数の疑似正弦波交流が得られる。
【0017】次に図1に示す回路について詳細に説明す
る。
【0018】前記マイクロプロセッサ1は、疑似正弦波
の周波数指令を8ビット・データ(DF0〜DF7)
で、また電圧指令を8ビット・データ(DV0〜DV
7)で出力するようになっている。前記パルス発生回路
6は、前記8ビット・データの周波数指令に従ってパル
ス列(周波数50Hzでは102,400CPS、こゝ
ではクロックパルスという)を出力する。分周回路7は
パルス列を1/128に分周するもので、分周したパル
ス列はアドレスパルスと後述のパルス幅変換回路3に用
いるデータ・セット・パルスとして用いられる。カウン
タ8は、例えば4ビットカウンタで、前記アドレスパル
スを順次計数し、その計数値は、メモリ9のアドレスA
0〜A3に出力され、アドレスの下位4ビットを構成
し、これは上述した指令電圧に相当する例えば正弦波の
交流波形の等分点毎の電圧値に対応するパルス幅値の一
周期分例えば16バイト分を1グループとして順次選択
するのに用いる。
【0019】一方、マイクロプロセッサ1からの電圧指
令は、メモリ9のアドレスA4〜A11に出力され、こ
れはアドレスの上位8ビットを構成し、可変電圧出力と
するために前記グループを選択するのに用いる。したが
って、このメモリ9によれば、アドレスA0〜A11で
256グループの電圧を選択することができる。メモリ
9は、アドレスA0〜A11で選択されたパルス幅デー
タを前記アドレスパルスがカウンタ8に入力する毎に端
子DB0〜DB7から出力する。
【0020】このパルス幅データは、正負の極性とパル
ス幅情報を有し、インバータ4の出力が疑似正弦波にな
るように計算された2の補数を含む8ビート・データで
メモリ9に格納され、−128〜0〜+127(10
進)のパルス幅を表わす。前記パルス幅変換回路3は、
例えば、先に提案した(特願平4−223017号)図
3に示す回路を用いる。
【0021】メモリ9から出力する8ビットのパルス幅
データは、最上位ビット(MSB)が正負の極性を表
し、「0」のときは正で、残りの7ビットでパルス幅を
表わす。従って、16進表示では0〜7F(10進表示
で0〜127)を表す。一方、「1」のとき負であり、
2の補数で表され、16進表示でFF〜80(10進表
示で−1〜−128)を表す。パルス幅変調による疑似
正弦波交流の1/2周期を正、残り1/2周期を負で表
現する。
【0022】メモリ9から出力した8ビットのパルス幅
データは、図3のカウンタ101、102に、パルス幅デ
ータと同時に送出される前述のデータ・セット・パルス
でラッチされる。このパルス幅データは直ちにカウンタ
101、102のD00〜D03に出力する。パルス幅デ
ータが「0」もしくはカウンタ101、102が初期状態
のときこの出力は全て「0」であり、オア・ゲート11
の出力も「0」であるが、ラッチされたパルス幅データ
が「0」以外のときはオア・ゲート11の出力は「1」
になり、アンド・ゲート12は開となるので、カウンタ
102は前記クロックパルスの計数を開始する。パルス
幅データの最上位ビットは、データ・セット・パルスで
1ビット・データ・ラッチ回路(以下Dラッチ回路)1
3にラッチされ、その出力はカウンタ101、102の加
算、減算端子(Up/Down)に入力し、パルス幅デ
ータが正のとき計数動作は減算モードになる。
【0023】計数結果が「0」になるとオア・ゲート1
1の出力も0になり、アンド・ゲート12は閉になるの
で、カウンタ102の計数動作は停止する。この停止状
態は、次のデータ・セット・パルスが送出されるまで維
持される。
【0024】パルス幅データが負のとき計数動作は加算
モードになり、正のときと同様に結果としてパルス幅デ
ータとこの計数値が一致するまでの時間Tdがパルス幅
となるパルス幅信号の出力する。同時に、パルス幅デー
タの正負の極性信号が、Dラッチ回路13の出力から得
られる。この回路によれば、2の補数を含む正負2進化
デジタル・パラレル・データを極めて簡便な回路で、極
性とパルス幅信号に変換することができる。
【0025】図1において、+パルス幅信号及び−パル
ス幅信号と、+極性信号及び−極性信号は、図3のパル
ス幅信号と正負極性信号をアンド・ゲート及びインバー
タを組合せた論理回路とインバータを用いた論理回路に
夫々入力することにより得ることができる。
【0026】図4は、短形波交流出力を得る場合に、メ
モリ9に格納されているパルス幅データである。
【0027】図5は、2相疑似正弦波交流発生回路を示
す。
【0028】クロックパルスは、上述した疑似正弦波交
流の周波数に比例したクロック(周波数50Hzでは、
102,400CPS)で、カウンタ141及び142と
ナンド・ゲート15とで、図6ので示すように、1
/128に分周したデータ・セット・パルスを得てお
り、上述した単相疑似正弦波交流回路の基本と同じであ
る。
【0029】図5において、9A及び9BはA相及びB
相メモリで、A相メモリ9Aのアドレスに格納した波形
の1周期を16等分した等分点のパルス幅データのう
ち、1/4周期分をずらしてB相メモリ9Bのアドレス
に格納し、すなわち、A相メモリのアドレス0〜Bのデ
ータを、B相メモリのアドレス4〜Fへ、A相メモリの
アドレスC〜Fのデータを、B相メモリのアドレス0〜
Bへシフトして格納し、A相メモリ9AとB相メモリ9
Bの同じアドレス線を相互に接続する。この結果、図6
のに示すように、B相メモリ9Bのデータ端子DB0
〜DB7に出力するパルス幅データは、図6のに示さ
れるA相メモリ9Aのデータ端子DA0〜DA7に出力
するパルス幅データに対して電気角π/2だけ位相変化
したデータとなり、後述のように2相疑似正弦波交流が
得られる。
【0030】図5において16A、17Aは、A相用イ
ンバータ回路を構成するFETであり、FET16Aの
ゲート入力は、図7の(A)のパルスNo.0〜No.
7に対応し、FET17Aのゲート入力は、パルスN
o.8〜No.15に対応するように、A相パルス幅変
換回路3Aからパルス幅信号が入力する。また、16
B、17BはB相用インバータ回路を構成するFETで
あり、FET16B、FET17BのゲートにはA相と
同様に、B相パルス幅変換回路3BからA相より電気角
π/2位相シフトされたパルス幅信号が入力する。この
結果、図7の(A)(B)に示す2相疑似正弦波交流が
インバータ回路4aにおいて得られ、例えば2相誘導電
動機のような負荷5aに供給される。ここで、FET1
6A及び16BとFET17A及び17Bは、夫々図1
の+パルス信号と−パルス幅信号に対応し、FET16
Aと17A、16Bと17Bは夫々同時にオンすること
がない。
【0031】3相疑似正弦波交流の場合には、1周期の
等分数の3の整数倍とし、電気角2π/3だけ位相変化
したパルス幅データを3個のU相、V相、W相メモリに
格納することで同様に3相疑似正弦波交流が得られる。
【0032】図8は、3相スター型結線の誘導電動機の
ような負荷5bに用いた3相疑似正弦波交流発生回路を
示し、この回路は、3個のU相、V相、W相メモリ9
U、9V、9W、3個のU相、V相、W相パルス幅変換
回路3U、3V、3W、及び3相用インバータ回路4b
を用いており、図5の2相疑似正弦波交流発生回路の動
作原理と同様である。
【0033】
【発明の効果】本願発明によれば、その構成により、マ
イクロプロセッサの演算等の負擔を軽減し、高速化する
と共にコストが低減することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 単相を例にした本発明の実施例の回路図
【図2】 疑似正弦波交流電圧の波形図
【図3】 パルス幅変換回路の回路図
【図4】 疑似矩形波交流電圧の波形図
【図5】 2相を例にした本発明の実施例の回路図
【図6】 図5の回路の各部の波形図
【図7】 (A)(B)は90°位相差のあるA相及び
B相の疑似正弦波交流の波形図
【図8】 3相を例にした本発明の実施例の回路図
【図9】 従来の疑似交流発生の原理説明図
【図10】 従来の疑似交流発生回路の一例のブロック
図
【図11】 従来の疑似交流発生回路の他例のブロック
図
【符号の説明】
1 マイクロ・プロセッサ 2 パルス幅データ出力回路 3 パルス幅変換回路 3A、3B A相、B相パルス幅変換回路 4、4a、4b インバータ回路 5、5a、5b 負荷 9 メモリ 9A、9B A相、B相メモリ 9U、9V、9W U相、V相、W相メモリ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指令電圧に相当する正弦波その他の任意
    波形の交流の一周期を等分し、その等分点毎の電圧値に
    対応するパルス幅値の一周期分を1グループとするパル
    ス幅データとして、複数の指令電圧に相当する複数グル
    ープ分を格納した不揮発性メモリを含み、マイクロプロ
    セッサ等から出力する電圧指令により、これに相当する
    グループのパルス幅データを、マイクロプロセッサ等か
    ら出力する周波数指令に対応する一定の時間間隔で繰り
    返し前記不揮発性メモリから出力させるパルス幅データ
    出力回路と、該出力回路から出力する電圧指令に相当す
    る1グループのパルス幅データを、前記周波数指令に対
    応する一定の時間間隔で繰り返しパルス幅信号に変換す
    るパルス幅変換回路と、該パルス幅変換回路から出力す
    るパルス幅信号を疑似波形の交流に交換するインバータ
    回路とから成るパルス幅変調による疑似波形の交流発生
    回路。
  2. 【請求項2】 指令電圧に相当する正弦波その他の任意
    波形の交流の一周期を等分し、その等分点毎の電圧値に
    対応するパルス幅値の一周期分を1グループとするパル
    ス幅データとして、複数の指令電圧に相当する複数グル
    ープ分を格納した基本相の不揮発性メモリと、該不揮発
    性メモリに格納された複数の指令電圧に相当する複数グ
    ループ毎のパルス幅データを、定められた位相変化のあ
    る多相交流において各グループ内で位相変化に応じアド
    レスのシフトを順次行なって格納した不揮発性メモリと
    を含み、マイクロプロセッサ等から出力する電圧指令に
    より複数個の前記不揮発性メモリを同一のアドレス線で
    選択し、選択された該電圧指令に相当する多相分のグル
    ープのパルス幅データを、マイクロプロセッサ等から出
    力する周波数指令に対応する一定の時間間隔で繰り返し
    前記複数個の不揮発性メモリから出力させるパルス幅デ
    ータ出力回路と、該出力回路から出力した電圧指令に相
    当する多相分のグループのパルス幅データを、前記周波
    数指令に対応する一定の時間間隔で繰り返し多相のパル
    ス幅信号に変換するパルス幅変換回路と、該パルス幅変
    換回路から出力する多相のパルス幅信号を疑似波形の多
    相交流に交換するインバータ回路とから成るパルス幅変
    調信号による疑似波形の交流発生回路。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5872380A (ja) * 1981-10-26 1983-04-30 Yamabishi Denki Kk 電圧と周波数とを変化できる電源
JPS61199473A (ja) * 1985-02-27 1986-09-03 Mitsubishi Electric Corp Pwm信号発生装置

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