JPH10508404A - 電気回路の、例えば正弦波電源の送出電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 正弦波電源（１）の送出電力制御方法では、送出電力が、まず、回路の出力側の負荷（１７）に完全に導通接続されるパルスパケットに含まれる整数個のパルスと、さらに、各パルスパケットの中の、位相の途中で切断された最後のパルスの長さとによって決定される。制御信号を得るために、ゼロ通過点検出器（５）で、正弦波電源（１）の正弦波状パルス（Ａ）のゼロ通過点を検出する。除算回路（７）は、ゼロ通過点パルス（Ｂ）から、より低い周波数のトリガパルス（Ｃ）を形成し、該トリガパルス（Ｃ）は、のこぎり波形発生器（９）のランプ波形電圧（Ｄ）をリセットする。該ランプ波形電圧（Ｄ）は、コンパレータ（１５）において、目標値発生器（１１）の調整パラメータ（Ｅ）と比較される。前記ランプ波形電圧（Ｄ）が前記調整パラメータ（Ｅ）を越えた時に、前記コンパレータは、前記制御信号（Ｆ）を電力スイッチ（４）に送出する。

Description

【発明の詳細な説明】 電気回路の、例えば正弦波電源の 送出電力制御方法 従来技術 本発明は、請求項１の上位概念記載の、電気回路の、例えば正弦波電源の送出 電力制御方法に関する。 一般的に、例えば正弦波電源の形式における高周波で動作される正弦波電力変 換器をいわゆる位相角制御で動作することは公知である。この高周波で動作され る正弦波電力変換器は、直流電圧供給部から制御可能な電力を送出する。この制 御における不利な点は、これに結び付いた遮断損失である。というのも、電力の 低減された動作において遮断切り換えする場合、電流のゼロ通過点で切り換えが なされないからであり、さらにこの遮断切り換え過程は、各半周期の内に行われ るからである。 さらに、電力制御をいわゆるパルスパケット乃至はインパルスパケット制御に よって行うことが公知である。この場合、所定の切り換え周波数で導通接続され るパケットの中には、その都度複数のより高い周波数の正弦波状パルスが含まれ ている。ここでは、遮断損失を回避するために、電流がゼロを通過する時にだけ 電流を遮断切り換えするので、この制御の不利な点は 、この方法によっては正確な電力制御が達成できない、という点に現れる。とい うのも、出力電力はその都度１つのパルスの跳躍的変化においてのみ発生可能だ からであり、つまり、電力は粗いステップでのみ量子化しうるからである。これ は、少なくともパルスパケット繰り返し周波数を過度に小さくしなければ、当て はまることである。 本発明の利点 請求項１の特徴部分記載の構成を有する、本発明の、電気回路の、例えば正弦 波電源の送出電力制御方法は、従来技術に対して、細かく量子化できる電力制御 が、全調整領域において最小の遮断損失電力で実施される、という利点を有する 。というのも、この遮断損失電力は、パルスパケット繰り返し周波数内で１度し か発生しないからである。 これは、本発明によれば、原理的に次のことによっって達成される。すなわち 、送出電力は、まず、回路の出力側に完全に導通接続されたパルスパケットに含 まれる整数個のパルスと、さらに、各パルスパケットの中の、位相の途中で切断 された最後のパルスの長さとによって決定され、このパルスパケットの中のパル ス列の周波数は、一定に選択され、さらにこのパルスパケット繰り返し周波数よ りもはるかに高いように選択されることによって達成される。言い換えれば、本 発明では、まず１つのパルスパケットが完全に導通接 続され、次いで、このパケット内の１つのパルスの最後の半周期又は最後の１周 期が、切断された位相によって制御される。 他の請求項に記載の手段によって、請求項１に記載の方法の有利な改善実施形 態が可能である。請求項６に記載の手段によって、本発明に応じた制御信号を得 るための有利な装置が提供される。 本発明のとりわけ有利な実施形態によれば、パルスパケットの導通接続は、次 のように行われる。すなわち、電流を切り換えるスイッチ素子が、遮断損失を回 避するために、位相の途中で切断される周期部分を無視して、正弦波状パルスの ゼロ通過点で切り換えるように行われる。 本発明の有利な実施形態では、電流を切り換えるスイッチ素子に対する制御信 号は、位相角制御の場合と同様に得られ、パルス幅は、調整パラメータとのこぎ り波形電圧とのコンパレータでの比較によって得られ、のこぎり波発生器は、パ ルスパケットの正弦波状パルスの周波数よりｎ倍低い周波数によって動作される 。本発明の有利な改善実施形態では、のこぎり波発生器のｎ倍低い周波数は、パ ルス周波数の１/８〜１/２５６の周波数に相応する。 本発明によるこの方法は、本発明の別の実施形態において、とりわけ有利に、 自動車の高圧ガス放電ランプのランプ電力の正確かつ非常に損失の少ない制御の ために使用される。とりわけ、この場合、バッテリを大切に使用するために、損 失電力を回避し、負荷電力を正確に制御することが重要である。 本発明の方法に従って正弦波電源のパルスを負荷に導通接続する電力スイッチ の切り換えのための制御信号を得るためのとりわけ有利な装置は、次のように構 成されている。すなわち、ゼロ通過点検出器が設けられており、このゼロ通過点 検出器は、正弦波電源の正弦波状パルスのゼロ通過点を検出し、除算回路が設け られており、この除算回路は、得られたゼロ通過点パルスから、より低い周波数 のトリガパルスを形成し、このトリガパルスは、設けられたランプ波形乃至はの こぎり波形発生器のランプ波形電圧（Rampenspannung）をリセットし、このラン プ波形電圧は、設けられたコンパレータにおいて、目標値発生器の調整パラメー タと比較され、このランプ波形電圧が調整パラメータを越えた時に、制御信号が 送出されるように構成されている。 図面 本発明を図面に図示された実施例に基づいて以下の記述において詳しく説明す る。 図１は、概略的に、本発明により形成された回路のブロック回路図を図示した ものであり、この回路に本発明の方法が適用される。 図２は、概略的に、本発明の方法における、図１の 回路の異なる箇所のパルス及び電流波形を示したものである。 実施例の説明 本発明の方法では、送出電力は、まず、回路の出力側に完全に導通接続される パルスパケットに含まれる整数個のパルスと、さらに、各パルスパケット内の、 位相の途中で切断された最後のパルスの長さとによって決定され、パルスパケッ トの中のパルス列の周波数は、一定に選択され、さらにこのパルスパケット繰り 返し周波数よりもはるかに高いように選択される。このことは、とりわけ、図２ の線図Ｇの曲線から見て取れる。すなわち、完全に導通接続されたパルス半波１ 〜１３及び切断されたパルス半波１４から見て取れる。これらの半波は、太い線 で目立つように図示されている。 本発明の方法では、パルスパケットの導通接続は、次のように行われる。すな わち、電流を切り換えるスイッチ素子、例えば図１の制御されるスイッチ４は、 遮断損失を回避するために、図２の位相の途中で切断される周期部分１４を無視 して、正弦波状パルスＡのゼロ通過点で切り換えるように行われる。 電流を切り換えるスイッチ素子４に対する制御信号は、位相角制御の場合と同 様に得られ、パルス幅は、調整パラメータＥとのこぎり波形電圧Ｄとのコンパレ ータでの比較によって得られ、のこぎり波発生器９は 、パルスパケットの正弦波状パルスＡの周波数よりｎ倍低い周波数によって動作 される。のこぎり波発生器９の信号Ｄのこのｎ倍低い周波数は、有利には、図１ の正弦波電源１の信号Ａのパルス周波数の１/８〜１／２５６の周波数に相応す る。 図１及び２に図示された回路装置乃至は線図に基づいて、本発明の方法を実施 するためのとりわけ有利な回路構成の他に、電気回路の電力制御のためのこの方 法の動作方法も詳しく説明する。 図１には、概略的に、ブロック回路図の形で、本発明により形成された回路が 図示されている。この回路には本発明の方法が適用される。図１の文字Ａ〜Ｇは 、所定のパルス及び電流波形が存在する箇所を示す。この所定のパルス及び電流 波形は、図２に同じ文字で時間軸ｔ上に線図として図示されている。 図１に図示された本発明の回路は、正弦波発生器乃至は正弦波電源１を含んで いる。この正弦波発生器乃至は正弦波電源１の、負荷に送出される電力を制御し なければならない。この正弦波電源１の出力２は、まず、概略的に図示された制 御されるスイッチ４の接点３に供給され、さらに、ゼロ通過点検出器５に供給さ れている。このゼロ通過点検出器５は、正弦波電圧乃至は正弦波状電流のゼロ通 過点を検出する。この正弦波状電流は、正弦波電源１の出力側２に現れ、この正 弦波状電流の波形が図２のＡによって示されている。 この電流Ａの各ゼロ通過点において、これに応じて、パルスが形成される。この パルスは、図２の線図Ｂに図示されており、ゼロ通過点検出器５の出力側６に現 れる。このパルスＢは、除算回路７に供給され、この除算回路７は、ｎで除算を 行う。このｎの値は、事情と必要に応じて選択することができ、出力側８にパル スが何度現れるかを決定する。出力側８のパルス波形は、図２の線図Ｃに図示さ れている。ここに示された実施例では、ｎ＝８の値である。従って、除算回路７ の出力側８には、線図Ｂのそれぞれ８番目のパルスだけが現れる。パルスＣは、 のこぎり波乃至はランプ波発生器９に供給され、その都度こののこぎり波乃至は ランプ波発生器９をトリガ、つまりスタートさせる。このランプ波発生器９は、 ランプ波形電圧Ｄをその出力側１０で形成する。このランプ波形電圧Ｄの波形は 、図２の線図Ｄに図示されている。このランプ波形電圧Ｄは、パルスＣの発生時 にゼロにリセットされ、そして新たに形成され立ち上がりはじめる。 目標値発生器１１は、調整パラメータＥをその出力側１２に供給する。この調 整パラメータＥで、正弦波電源１の電力を制御する。ランプ波発生器９の出力側 １０の信号Ｄは、コンパレータ１５の負の入力側１３に供給され、目標値発生器 １１の出力側１２の調整パラメータＥは、コンパレータ１５の正の入力側１４に 供給される。ランプ波形電圧Ｄの値が調整パラメータ Ｅの値を越えた時に、コンパレータ１５の出力側１６に制御信号Ｆが発生する。 この制御信号Ｆによって電力スイッチ４は制御される。この信号は、調整パラメ ータＥに相応して幅が変化するパルスである。負荷１７に、これに応じて、線図 Ｇに図示されている電流波形が発生する。図２にやや太い線で示されているよう に、パルスパケット内の１３個の完全な正弦波半波ならびに付加的に１４番目の 半波の一部分が、位相角制御のようなやり方で導通接続される。この１４番目の 半波の一部分は、図示された実施例では、１４番目の半波の半分よりも少し大き い。この１４番目の半波の残りの部分ならびに半波１５及び１６は、負荷１７に は導通接続されない。このことは、図２の線図Ｇの細い線によって示されている 。パルスパケット制御自体は、ここでは示されていない。というのも、パルスパ ケット制御は、本発明の対象ではないからである。パルスパケット制御は、上位 に位置する。電力スイッチ４はパルスパケット制御によって制御され、半波１〜 １３がそれぞれ完全に負荷１７に導通制御される。全体として、結果的に、負荷 電流の波形乃至は負荷１７における電力は、図２の線図Ｇの太い線で示されてい る波形を有する。 本発明の方法及び本発明の方法を実施するための図示された有利な回路は、と りわけ有利に、自動車の高圧ガス放電ランプのランプ電力の正確かつ非常に損失 の少ない制御に適用することができる。とりわけ、この場合、バッテリを大切に 使用するために、損失電力を回避し、負荷電力を制御することが重要である。 このために、本発明は、とりわけ価値ある寄与を提供する。本発明によって、 全く一般的に通用する次のような方法が提供される。すなわち、高周波で動作さ れる正弦波電源の出力電力を調整し、この結果、できるだけ損失電力を減らし、 同時に出力電力を細かく量子化することを可能にする方法が提供される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気回路の、例えば正弦波電源の送出電力制御方法であって、 前記電気回路は、直流電圧供給部から、制御可能な送出電力を形成し、 電流は、実質的に正弦波状に経過する、電気回路の、例えば正弦波電源の送 出電力制御方法において、 送出電力は、まず、回路の出力側に完全に導通接続されるパルスパケットに 含まれる整数個のパルスと、さらに、各パルスパケット内の位相の途中で切断さ れた最後のパルスの長さとによって決定され、 前記パルスパケットの中のパルス列の周波数は、一定に選択され、さらに前 記パルスパケット繰り返し周波数よりもはるかに高いように選択されることを特 徴とする、電気回路の、例えば正弦波電源の送出電力制御方法 ２． パルスパケットの導通接続は、次のように行われる、すなわち、電流を切 り換えるスイッチ素子が、遮断損失を回避するために、位相の途中で切断される 周期部分を無視して、正弦波状パルスのゼロ通過点で切り換えるように行われる ことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３． 電流を切り換えるスイッチ素子に対する制御信 号は、位相角制御の場合と同様に得られ、 パルス幅は、調整パラメータとのこぎり波形電圧とのコンパレータでの比較 によって得られ、 のこぎり波発生器は、パルスパケットの正弦波状パルスの周波数よりｎ倍低 い周波数によって動作されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４． のこぎり波発生器のｎ倍低い周波数は、パルス周波数の１/８〜１/２５６ の周波数に相応することを特徴とする請求項３記載の方法。 ５． 本発明の方法は、自動車の高圧ガス放電ランプのランプ電力の正確かつ非 常に損失の少ない制御のために使用されることを特徴とする請求項１〜４のうち の１項記載の方法。 ６． 請求項１〜５のうちの１項記載の方法を実施するための制御信号を得るた めの装置において、 ゼロ通過点検出器（５）が設けられており、 該ゼロ通過点検出器（５）は、正弦波電源（１）の正弦波状パルス（Ａ）の ゼロ通過点を検出し、 除算回路（７）が設けられており、 該除算回路（７）は、得られたゼロ通過パルス（Ｂ）から、より低い周波数 のトリガパルス（Ｃ）を形成し、 該トリガパルス（Ｃ）は、設けられたランプ波形乃至はのこぎり波形発生器 （９）のランプ波形電圧（Ｄ）をリセットし、 該ランプ波形電圧（Ｄ）は、設けられたコンパレータ（１５）において、目 標値発生器（１１）の調整パラメータ（Ｅ）と比較され、 前記ランプ波形電圧（Ｄ）が前記調整パラメータ（Ｅ）を越えた時に、前記 制御信号（Ｆ）が送出されることを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項記載 の方法を実施するための制御信号を得るための装置。