JPS5839271A - 可変周波数の多相入力波形から一定周波数を発生させる方法および周波数変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、可変周波数の多相入力波形から事実上一定
周波数の単相または多相の交流出力波形を合成するだめ
の方法および装置に関する。

もう少し詳しく言えば、この発明口、人力波形の周波数
の関数として入力波形の各相のセグメントを出力端子へ
逐次ゲートする固体スイッチの動作タイミングを制御す
ることに関する。

従来の技術− 幾つかの用途では、可変周波数電源から一定周波数の電
力出力を作ることが要求される。この範哨での１つのか
つ現在最も重要な用途は航空機用の電力変換である。こ
＼で、原電気量力源は、航空機のエンジンからその機械
動力入力を受ける回転発電機である。エンジン速度が通
常λ〜／レンジの間変るので、もしエンジンに直結され
るならば、発電機が一定周波数の出力を発生することが
できない。従来一般に用いられていたのは、油圧式一定
速度結合装置をエンジンと発電機の間に挿入し、これに
より発電機が一定速度で駆動され従って一定周波数の電
力を供給できるものであった。そのような装置には幾つ
かの欠点があり、比較的ひんばんにかつ費用のか＼る保
守が少なからず必要である。

航空機用の別な発電装置は、発電機を航空機エンジンへ
直結し、これによりエンジン速度で指定されたとおり可
変周波数の出力電力を発生させることである。この可変
周波数電力は、その後、静止型周波数変換器によって正
確に調整された一定周波数の出力電力に変換される。こ
の型式の構成は、一般に可変速度一定周波数（ＶＳＯ乃
発電装置と称される。

”／ＳＯＦ用にλつの基本的な型式の周波数変換器が提
案された。第７の型式のものでは、発電機の交流電圧は
整流回路（位相制御式）によつて直流電圧にまず変換さ
れ、それからこの直流電圧は静止型インバ〜り回路によ
って所望周波数の交流電圧に変換し戻されるのである。

第コの型式のものでは、発電機の可変周波数交流電圧を
一定周波数出力電圧へ直接変換できる静電型周波数変更
装置が用いられる。第１の型式の構成は一般に直流結合
変換器と称されるが、第コの型式は交流−交流直接間波
数変更装置″１：たけ周波数変換器と呼ばれる。交流−
交流直接周波数変更装置は、可変周波数発電機電力を１
段で一定周波数出力電力に変換できるので、その運転効
率が直流結合型のものよりも冒くぞしてその重量および
寸法が通常低い。そのために、交流−交流直接間波数変
更装置は、ＶＳＯＦ電力変換のための現在最も秀れた解
決法であると思われる。

航空機ＶＳＯＦ用に種々の型式の交流−交流直接周波数
変更装置が提案された。これらは、自然転流式サイクロ
コンバータ（ＮＯＯ）、無制限式周波数変更装置（ＵＦ
Ｏ）、および変位率ｌの周波更装置についての詳しい説
明は、ジョン・ウイリイ親子出版社が１９７４年に発行
したエル・ギュギイ　（Ｌ、　Ｇｙｕｇｙｉ）およびビ
ー・アール・ベリー（Ｂ、Ｒ，Ｐθｘ］、ｙ）共著の本
［静止型電力周波数変更装部」の第３ｔｌＩ〜３９３ペ
ージを参照していたソきたい。これらの周波数変更装置
は異なる運転特性および性能特性を持ち、ＶＳＯＦ　　
発電装置陰に使用された時に互に排他的な利点と欠点を
有する。それを要約すれば下記のとおりである。

自然転流式サイクロコンバータ（Ｎ（３０）は、真性タ
ーンオフ性能を持たない制御整流素子型半導体素子（Ｂ
　ＯＲ）を用いる。これらの素子は１自然転流”の途中
で転流（ターンオフ）させられ、これにより電流は制御
整流素子型回路素子間で外部からの強制無しに切り換え
られる。これは、出力電圧波形が合成される時に、入力
電圧の瞬時極性に対してスイッチングの瞬間を適切に選
択することにより、達成される。自然転流が望ましいの
は、小さな物理的寸法で充分高い定格を持つ制御整流素
子が現在入手できるからである。しかしながら、自然転
流のだめの諸条件を満すために出力波形に色々な制限を
加えると、任意の負荷力率において入力力率が遅れると
とになると共にろ波し難い高調波成分が出力波形中に生
じることになる。遅れ力率は発電機の定格および寸法を
増し、高調波をろ波するには比較的大型の出力フィルタ
が必要である。

無制限式周波数変更装置（ＵＦＯ）には、真性ターンオ
フ性能を持つスイッチング素子（例えばトランジスタ）
や外部転流回路が必要である。

ＵＦＯの発生された出力電圧波形は高１ｌＡｌ波成分に
対して最適化されるので、最少量の出力ろ波だけが必要
である。発電機から引き出された電流の位相角は負荷位
相角の否定である。従って、遅れ負荷力率は発電機によ
って進み負荷力率と見られ、逆に進み負荷力率は遅れ負
荷力率とＷ、られる。航空機ＶＢＯＦ発電装置では、負
荷力率は、通常、遅れ（誘導性）が優勢である。従つて
、発電機によって見られる力率は、通常、進み力率であ
る。これは、発電機の定格を比較的低く維持し従ってＵ
ＦＯの出力定格に近ずくのを助ける。しかしながら、高
発電機速度および重誘導性出力負荷の下では、発電機が
過励磁となり得る。これは、ＵＦＯ！ｆ、たけ成る種の
外部過電圧保護回路中の半導体素子に不所望な高電圧定
格を要求する。ＵＦＯに関係する他の電圧問題は、高い
発を機周波数では半導体素子のスイッチング定格がむし
ろ高く　（す々わちｆｘイッチ、り＝、’発ｍｍ＋ｆｒ
□」カ）、損失が不所望に高くなることである。

変位率／の周波数変更装置（ＵＤＦ？Ｏ）は、真性ター
ンオフ性能を持つ素子（または外部転流回路）を有する
２つの完全な変換器を必要とする。

一つの変換器は、入力変位率（力率）が全ての負荷状態
で／であるように相補態様で動作させられる。従って、
発電機は実負荷電力需要のみを提供し々ければ々らない
。これは、成る出力定格に対して最小である発電機定格
になる。

出力波形のいずみは低く、従ってろ波の必要性もかなシ
低い。少なくとも１つの変換器中の素子のスイッチング
速度はＵＦＯの場合と同じであり、これは高い発電機間
波数における効率に成る関心を起させ得る。ＵＤＦＯＯ
の最大の欠点はλつの電力回路を必要とすることであり
、これは高出力要件が素子の並列接続を必要とする用途
を除きたいていの航空機ではＵＤＦＯＯを魅力の無いも
のにする。

この発明の開示 この発明の目的は、周波数変更装置Ｈのｊｉｊｊ作を改
善することである。

との発明の一面は、広い意味で、可変周波数の多相入力
波形から一定周波数を発生させるために、第１モードと
第一モードで作動するステップを含む方法において、前
記第７モードは、出力波形の基本分が正方向性である時
に次々により正である入力釦へ、そして前記出力□波形
が負方向性である時に次々によシ負である入力釦へ切シ
換えることによって生じられ、前記第一（／ｌ　） モードは、前記出力波形の基本分が正方向性である時に
より負である入力釦へ、そして前記出力波形が負方向性
である時によシ正である入力釦へ次々に切り換えること
によって生じられ、入力周波数が予め選んだ周波数よシ
も低い時に前記第１モードを選択するか、前記入力周波
数が前記予め選んだ周波数よりも高い時に前記第一モー
ドを選択するステップを含むことを特徴とする、可変周
波数の多相入力波形から一定周波数を発生させる方法に
ある。

この発明の他面は、広い意味で、可変周波数の多相入力
波形から一定周波数を発生させるために、前記入力波形
の各相と出力線路との間に接続された双方向性スイッチ
と、前記入力波形の周波数を測定するための周波数測定
回路と、前記入力波形の各相へ位相ロックされたタイミ
ング波形を発生するためのタイミング波形発生回路と、
所望の出力波形の基本周波数に等しい周波数で基準波形
を発生するための基準波形発生回路と、を倫えた周波数
変更装置において、ｔｔｖ　　） 前記タイミング波形発生回路、前記周波数測定回路およ
び前記基準波形発生回路に応答し、前記入力波形の周波
数が予め選択した周波数に等しいかこれよシも低い間、
前記基準波形の振幅がタイミング波形に等しいが傾斜が
逆である瞬間に前記スイッチを逐次ターンオンさせ、そ
して前記入力波形の周波数が前記予め選択した周波数よ
りも高い間、前記基準波形の振幅がタイミング波形と同
じ振幅および同じ向きの傾斜を持つ瞬間に前記スイッチ
を逐次ターンオンさせるための制御回路を設けたことを
特徴とする周波数変更装置にある。

上述した全ての周波数変更装置において、所望出力波形
の周波数を持つ基準波形は、固体スイッチのスイッチン
グ瞬間を決定するために使用されることができる。無制
限式周波数変更装置（ＵＩＦＣ）の普通の動作では、基
準波形従って出力波形の基本分が正方向性である期間中
より正の入力釦をスイッチングすることになる瞬間に、
或は基準波形が負方向性である期間中より負の入力釦を
スイッチングすることになる瞬間に、スイッチングは起
る。無制限式周波数変更装置は、相補モードと呼ばれ得
るモードでも動作させられることができる。すなわち、
基準波形が正方向性である期間中よシ負の入力釦をスイ
ッチングすることになる瞬間に、或は基準波形が負方向
性である期間中よシ正の入力釦をスイッチングすること
になる瞬間に、スイッチングは起され得る。相補動作モ
ードでは、発電機から取り出しｆＣ電流の位相角が負荷
位相角と同じになり、かつ双方向性スイッチのスイッチ
ング定格がでへるだけ低くなる（すなわち、ｆスイッチ
ング：ｆ発電機−ｆ出カ）である。

この発明の基本的な概念は、発電機周波数帯の低い周波
数部分では電力変換器をＵＰ’Ｏとして作動させるが、
高い周波数端では相補モードで作動させることである。

この動作モードでは、発電機はその速度従って周波数が
低い時に進み（容量性）力率で電力を供給する。これは
、励磁の必要性を低減して発電機の寸法を最小にするの
を助ける。ＵＦＯ型の動作は、出力のる波が最も困難で
ある低い発電機周波数において交流−交流周波数変更装
置で達成できる最良の周波数スペクトルも提供する。こ
れは最小の寸法と重量の出力フィルタを使用させる。双
方向性スイッチのスイッチング定格は、発電機周波数が
比較的低いので中位である。

相補動作モードが使用される発電機周波数帯の上端では
、発電機が遅れ（容喰性）力率で電力を供給し、これは
自軍励磁およびその結果としての高発電機端子電圧の電
位問題を無しにする。変換器中のスイッチング累子のス
イッチング定格（ｆスイッチング＝ｆ発電機−ｆ出力）
は、発電機周波数帯の低い部分で使用された普通のσ′
ｙ′０動作（ｆユイッチ、グ＝ｆ発電機＋ｆ出方）状態
下におけるスイッチング定格よりもわずかに高い。相補
動作モードで得られた出力波形の成分は同一周波数での
普通のＵＦＯ動作で得ることのできる成分よシも低い周
波数を持つが、速度範囲の上部で発電機周波数が増加す
る（／ｋ　　） ので、ろ波の必要性は事実上回じのま＼である。

この発明を適用できる航空機用発電装置では、発電機の
速度従って周波数は約−〜ｌレンジの間変る。実際には
、航空機の工／ジンは大部分の時間λつの極端な場合、
すなわち地上での最低速度と空中での最高速度およびそ
の近くとで回転する。中間の速度は一般に変り目である
。

従って、変換器は、普通の所定中間周波数まで［ＪＦＯ
として、また相補モードでは所定中間周波数よりも高い
周波数で動作させることが提案される。

スイッチング瞬間は、入力波形の相に位相ロックされた
タイミング波形を発生することによ・りて決定される。

入力周波数が所定周波数以下である時に、スイッチング
は基準波形とタイミング波形が等しいがその傾斜が互に
逆である瞬間に起る。この状態では変換器がＵＦＯとし
て作動する。入力周波数が所定周波数よりも高いと、ス
イッチングは基準波形とタイミング波形が等しいがその
傾斜が同じ向きである瞬間に起る。

これは変換器を相補モードで作動させる。

基準波形とタイミング波形は種々の相関形態で発生させ
ることができる。例えば、タイミング波形と基準波形は
全て３角波とすることができる。或は、タイミング波形
を周知の余弦波にそして基準波形を正弦波にすることが
できる。

他の例として、タイミング波形をランプ関数にそして基
準波形を３角波にするととができる。

最後の一つの場合には、互に逆相（位相が／Ｉ！；００
離れた）の一つの相補基準波形が必要である。

ＵＦＯ動作中、基準波形のうちでタイミング波形とは傾
斜の向きが逆である部分はタイミング波形と交互に比較
される。相補動作モード中、基準波形のうちでタイミン
グ波形と同じ向きの傾斜を持つ部分はスイッチング瞬間
を決定するために使用される。

この発明の望ましい一実施例では、ＵＦＯ１ｄＪ作のた
めに必要な瞬間に発生された第１パルス列ハ第１シーケ
ンサへ印加され、この第１シーケンサは入力周波数が所
定周波数以下である時に１／６ノ 諸スイッチを逐次ターンオンさせる。入力波形の周波数
が所定周波数よりも高い時に、相補動作のために必要な
スイッチング瞬間に発生された第二パルス列は一度に７
個のスイッチをターンオンさせる第２シーケンサへ印加
される。基準波形とタイミング波形が大きさが等しくか
つ傾斜の向きが逆か或は同じである瞬間に、パルスは発
生される。所望の多相出力波形の相と同じ電気角だけ角
変位される入力波形の相のセグメントを各スイッチング
瞬間に別々の出力線路へ同時に切り換えることによって
３相出力を発生させることができる。これは、シーケン
サに必要なスイッチを同時にターンオンさせることによ
って達成できる。

この発明は上述した動作を行なうための方法と装置の両
方に関する。

実施例の説明 第１図は、普通のモードすなわち波形（ｂ）と相補モー
ドすなわち波形（ｄ）とで作動される６パルス無制限周
波数変換器の出力電圧波形間の関係を例示する。波形（
ａ）　、　（０）は、それぞれ波形（ｂ）。

（ｄ）のためのスイッチング瞬間が生じられかつ以下に
もつと詳しく述べる１つの方法を例示する。

６パルス変換器は、６相正弦波入力波形の各相のセグメ
ントを出力線路へ逐次切り換える。

ろ波した出力が予め選択した周波数の基本分を持つ正弦
波であるように、スイッチング瞬間は選択される。波形
（ｂ）で示されたように　ｔｎｐａ　ｍｂ作状態では、
出力波形の基本分が正方向性である期間中より正の入力
釦へ、そして出力波形の基本分が負方向性である期間中
よ郵負の入力釦へ、変換器が次々に切り換わる。逆に、
相補動作状態では、波形（ｄ）で示したように出力波形
の基本分が正方向性である間より負の入力釦へ、そして
基本分が負方向性である間より正の入力釦へ、変換器が
次々に切り換わる。

変換器中のスイッチング素子を導通させ従って発電機電
圧を一定の期間順次出力端子へ印加することにより、Ｕ
ＦＯ動作と相補ＵＦＯ動作の両方で出力波形が発生され
る。従って、出力電圧（ｌｆ） 波形は入力電圧の等長セグメントから構成される。セグ
メントの長さく持続時間）は、一つの動作モード毎に違
うが、発電機周波数すなわち入力周波数ｆ工、所望の出
力周波数ｆ。および変換器のパルス数Ｐについて下記の
ように表わせる。

Ｔｔｙ’ｔｐｏ　”　ｉ７ｐげ１十、ｆ。、、）　　　
　　　　式（１）ＴＯＵＦＯ＝／／Ｐげニー　ｆｏ、）
　　　　　　　式（２）たゾし、添字ＵＦＯ、０ＵＦＯ
はそれぞれＵＦＯ動作モード、相補ＩＪＦＯ劾作モード
を示す。変換器のパルス数は入力′１１を圧サイクル当
りのスイッチング間隔の数である。この例では、パルス
数６が入力釦の数に相当する。しかしながら、これはい
つもそうでし、１“なく、一つの３パルス群に分ケラれ
る」場合がある。

７つの発電機電圧を出力端子へ切り換える周波数ｆｓｗ
すなわち変換器中の各スイッチング素子が作動される速
度は一つの動作モードについて下記のように表わせる。

ｆ　ＳＷ　（ＵＦＯ）　＝　、ｆ　：ｃ＋、ｆ　ｏ　　
　　　　式（３）（ ｆｓｗ　（ＯＵＦＯ）　＝　ｆニーｆｏ　　　　　　式
（４）最低の発電機周波数ｆニー３ｆｏを表わそうとす
る第１図の例では、最低のスイッチング周波数が下記の
ように表わされる。

ｆＳｗ　（ＵＢｌｏ）　＝　’Ｉｆ　ｏ　　　　　　　
式（５）ｆＳＷ（ＣＵＦＣ）ニー２ｆｏ　　　　　　　
式（に）上述したように、最高周波数がその代表的な例
では最低周波数の２倍である航空機用発１（コ装置のだ
めの最高の発電機周波数を考えれば、ｆ、−４ｆｏであ
シそして式ｆ３）　、　（４１を使えばスイッチング周
波数はそれぞれ下記のように表わせる。

ｆｓｗ　（ＵＦＯ）　＝９ｆ、　　　　　　　　式（７
）ｆｓｗ　（ＯＵＦＯ）　””−’ｆＯ式（８）この発
明によれば、変換器が最低の発電機周波数〔式（４）参
照〕またはその近くでＵ］Ｔ′Ｃ動作させられるが、最
高の発電機周波数〔式（８）参照〕またはその近くで相
補動作させられるので、最高の発電機周波数において変
漢器中の水子のスイッチング周波数は最低の発電機速度
における場合よりもわずか約コ３チ高い。もし発電機周
波数帯の中点の少し下でＵＦＯ動作から相補ＵＦＯ動作
への切り換えが行なわれるならば、すなわ゛ら、 ｆ工中点２げ工最高＋ｆ工最低）／−２式（９）の場合
には、スイッチング周波数は、 ”ｓＷ　（／ｌｔｔ高）　＝”’ｏ　　　　　　　　　
　式０〔となる。これは、最低のスイッチング周波数〔
式（４）参照〕よりも約３７チ高い。

第１図の波形（ｂ）および（ｄ）で例示したように、Ｕ
ＦＯ１ｆｆＪ作および相補ＵＦＯ動作によって発生され
た出力電圧波形の基本分は、もし変換器中のスイッチン
グの瞬間が適当に関連付けられるならば、同じである。

これは、２つの動作モードの切り換えがどんな過渡状態
を伴なうことなく達成され得ることを確保する。

第一図はこの発明が組み込まれた可変速度一定周波数（
ＶＢＯＦ）発電システムをブロック図で示す。発ｖ！Ｌ
機ｌは、航空機用エンジンのような原動機によって可変
速度で駆動される６相交流発電機である。発電機電圧の
６相の各々は電ヵ周波数変換器３中のスイッチへ接続さ
れている。

基準電圧波形発生器ｊは、所望の出力波形の周波数で基
準波形を発生する。パルス・タイミング兼ゲーティング
回路７は、発電機電圧へ位相ロックされた一組のタイミ
ング波形を発生し、かつこれらのタイミング波形と基準
波形の比較によって決められた瞬間に電力周波数変換器
３中の諸スイッチを逐次ターンオンさせる。電力周波数
変換器３中の諸スイッチが逐次動作されると、発電機出
力の各相の選択したセグメントから成る合成波形が発生
される。この合成波形がＬ−０出力フイルタ９に通され
ると、所望の周波数を持つ変換器出力が発生する。この
変換器出力の周波数は基準波形の周波数と完全に一致す
る。出力電圧の振幅は、第一図に示したような電圧調整
器ｉ、ｉで発電機電圧を制御することによシ、調整でき
る。例えば米国特許第３、’Ｉ　？　３．ｔ　ｊ　ｔ　
　号に記述されたパルス幅変調技術を使用することによ
シ、電力周波数変換器の内部で出力電圧の振幅を制御す
ることも可能である０ 第２図の電力周波数変換器３に使用される諸スイッチを
パルス群毎に配設するのが普通のやり方である。例えば
第３図に示したように、電力周波数変換器の６つの入力
和ｖ９．〜ｖｇ６を切り換えるために使用した６個のス
イッチは、λつの３パルス群に配役できる。この構成で
は、入力和Ｖ、、、Ｖｇ、？およびＶ、に関係したスイ
ッチ／／、／Ｊおよび１３は第１スイッチ群コ３として
動作され、そして入力和Ｖｇ、２．　Ｖ、およびＶ、／
、に関係したスイッチ／７．／９およびλｌは第１スイ
ッチ群、２よとして動作される。

各３パルス群によって発生された波形は相間トランスコ
クで組み合わされて合成出力波形ｖ。

を発生する。諸スイッチをパルス群に配設すると、個々
のスイッチのスイッチング周波数が低下する。

諸スイッチは、順方向および逆方向の阻止能力を持つ対
称電界効果トランジスタ（ＦＩＴ）とし−（＠Ｊ図に示
されている。実際には、適当な電（コ３） 力、周波数および電圧阻止能力を持つ任章の双方向性ス
イッチを使用できる。従って、そのようなスイッチを、
例えば第＋ａ、ＦｂおよびｌＩＣ図に示した上うなトラ
ンジスタやダイオードで構成することもできる。

電力周波数変換器３の諸スイッチのだめのゲーティング
信号は、第２図のパルス・タイミング兼ゲーティング回
路りによって基準電圧波形発生器Ｓと協同して発生され
る。前述したように、ゲーティング信号を発生させる一
方法は、３角波の基準波形と一組の３角波のタイミング
波形とを発生させることである。このようにして諸スイ
ッチを動作させるための適当な構成が第Ｓ図に示されて
いる。パルス・タイミング兼ゲーティング回路７は、発
電機電圧に位相ロックされた３角波のタイミング波形を
発生するタイミング波形発生器λ９を含む。これらのタ
イミング波形（すなわちタイミング信号）は、当業者に
は周知の技術例えば正弦波の発電機電圧を事実上方形波
に整形した後積分することによ（，２亭　） す、簡単に発生させることができる。

図面を簡単化するために、第１スイッチ群、ｔ、？に関
係したパルス・タイミング兼ゲーティング回路７の残り
の部分だけを第３図に示す。

タイミング波形ｖＴ／ＩｖＴ、？　＋ｖＴよけそれぞれ
傾斜検出器３／　、　、？　Ｊ　、　３　！ｒへ印加さ
れる。傾斜検出器はタイミング波形の傾斜と基準電圧波
形発生器ｊによって発生された基準波形の傾斜とを比較
する。もしタイミング波形ＶＴ７の傾斜と基準波形の傾
斜との向きが逆ならば、タイミング波形ｖＴ７は零検出
器３７ヘゲートされる。反対に、向きが同じならば、タ
イミング波形ｖＴ７は零検出器３９ヘゲートされる。同
様に、タイミング波形ＶＴ、、ＶＴよけ、その傾斜の向
きが基準波形と逆か同じかによって、それぞれ零検出器
ｌＩ／かダ３，１５かダクヘゲートされる。

零検出器は、印加されたタイミング波形の振幅と基準波
形の振幅とを比較して両者が等しい時にパルスを発生す
る。零検出器３り、ｌ／およびＵＳによって発生された
パルスはオア素子弘ヲを通して３状態ＵＦＯリング・カ
ウンタＡ−／へ印加されるが、零検出器３９　、４ｔ３
およびｌＩ７によって発生されたパルスはオア素子５３
を通して他の３状態０［ＴＦＯリング・カウンタ３Ｓへ
印加される。［７ＦＣリング・カウンタ３／は３個の出
力端子を有し、各出力端子はアンド素子３りおよびオア
素子３９を介してスイッチｉｉ、ｉ３および／　、１の
うちの７個のスイッチのためのゲート・ドライブ回路へ
接ｋｊ、：されている。同様に、ＣＵＦＣリング・カウ
ンタｊ、ｔの３個の出力端子は、各々アンド素子６／お
よびオア素子３９を介して第一スイッチ群の名スイッチ
のためのゲート・ドライブ回路へ接続されている。発電
機／によって発生された電圧の周波数を監視する発電機
周波数弁別器６３け、ゲーティング信号Ｂ、Ｂをそれぞ
れアンド素子！ｒ７゜６１へ供給する。発電機周波数が
所定の周波数に等しいかそれよりも低い時にはゲーティ
ング信号Ｂは高レベルであるが、周波数が所定値を超え
る時にはゲーティング信号Ｂは高レベルである。従って
、発電機周波数が所定値よυも低い時にはスイッチ／／
、／３および／、ｊが［ＪＦＯリング−カウンタＳ／に
よって制御される。つまシ、このＵＦＯリング・カウン
タ！／は、パルス動作させられると、一度に７個のスイ
ッチを逐次ターンオンさせる。他方、発電機周波数が所
定値よりも高くてゲーティング信号Ｂが高レベルである
時には、スイッチ／／、／３および１３の逐次Ｒｒｂ作
は０ＩＪＦＯリング・カウンタＳ５によって制御される
。ＵＦＯリング・カウンタ５１け基準波形とタイミング
波形の振幅が等しいが傾胴の向きが互に逆である時にパ
ルス動作させられ、この状態は普通のＵＦＯ動作を生じ
る。

他方、０ＵＦＯリング・カラ／りｊ−！ｆけ相補ＵＦ”
０１１４）作を行なう。

第Ｓ図の回路の動作は、回路中の種々の点に発生される
諸信号を例示する波形図である第６図を参照することに
より、一番良く理解できる。

波形（ａ）は、基準電□正波形発生器３によって発生さ
れた基準波形ｖＲＦｎＦとタイミング波形発生器（−７
） コ９によって発生されたタイミング波形ｖＴ／＋Ｖ　お
よびｖＴよとの関係を示す。これらの波形３ の負の傾斜を持つ部分は明白にするだけのために破線で
示されている。−例として、発電機の周波数従ってタイ
ミング波形の周波数は図面の右側の方が高い。

波形（ｂ）はＵＦＯリング・カウンタ３１へ印加される
パルス列ＰＵＦＯ（第３図にも示した）を示す。同様に
、波形（Ｑ）は、０ＵＦＯＩＪング・カウンタ３３へ印
加されたパルス列ＰＯＵ’ＦＯを表わす。

波形（ｄ）はゲーティング信号Ｂを示し、このゲーティ
ング信号は図面の左側で高レベルであって発電機周波数
が所定モードのスイッチング周波数よりも低いことを示
すが、図面の右側では低レベルになって相補動作へ切り
換わシ始める。

波形（ｅ）〜（ｇ）はＵＩｌ’○リング・カウンタＳ／
の３個の出力端子に発生するＵＦＯ動作動作ラド２イブ
信 グ・カウンタ！ｒｊによって発生された相補動作用ドラ
イブ信号ＤＯＵＦＯを示す。これらの波形の（コざ　） うちで変換器スイッチをドライブするために選択される
部分は実線で示すが、選択されない部分は破線で示す。

従って、図面の左側に示した［ＴＰＯ動作中ドライブ信
号Ｄ［ＴＦＯ　　は実線で示されるが、図面の右側に示
した相補動作中ドライブ信号ＤＣＵＦＯは破線で示され
る。

波形（ｋ）は、ＵＦＯ動作中に発生された３パルス未ろ
波出力波形Ｖ。ＵＦＯを示す。発電機相電圧ｖｇ／，ｖ
ｇ，およびｖｇ，の幾つかの部分は、波形（θ）〜（ｇ
）で示されたドライブ信号ＤＵＦＯ　　のパターンに従
って出力端子へ切り換えられる。同様に、波形（１）は
相補ＵＦＯ動作中に発生された未ろ波３パルス波形を示
し、その選択された部分が実線で示されるが選択されな
い部分が破線で示される０ 波形（ｍ）　、　Ｈ　、　（０）は、第３図の回路によ
ってオア素子Ｓｔの出力端子にそれぞれ発生された３つ
のドライブ信号り，、Ｄ３，Ｄ，を表わす。これらのド
ライブ信号は、ゲーティング信号Ｂが高レベルであって
発電機周波数が低いことを示すと変換器のスイッチをド
ライブするためにドライブ信号ＤＵＦＯが選択され、ま
たゲーティング信号Ｂが低レベルであって発電機周波数
が高い時には相補動作中ドライブ信号ＤＯＵＦＯが選択
されることを例示する。第６図の最後の波形（ｐ）は、
第３図に示した第１スイッチ群２３によって発生された
３パルス出力波形Ｖ　　を例示する。

ＪＦＯ 発電機電圧ＶＶ　　　および７ｇ６から導出したｇコＩ
ｇＩＩ 同様な３パルス出力波形ｖ、？ＰＯ’（第３図）は第二
スイッチ群、２＆によって同時に発生される。これらの
λつの出力波形は相間トランスコクによって結合されて
出力波形Ｖ。となる。波形（ｋ）。

（１）および（ｐ）中に現われるＶ。ＦＵＮＤけ出力波
形Ｖ。

の基本分を表わす。

第二スイッチ群、２Ｓのスイッチのだめのドライブ信号
は、基準電圧波形発生器３からの基準波形と、発電機周
波数弁別器ル３からのゲーティング信号ＢおよびＢと、
タイミング波形発生器コブからのタイミング波形ｖＴユ
、Ｖ、、およびＶＴ、　（図示しない）と、第５図の残
りの構成要素と同じ回路とによって発生される。

第７図は、との発明により３相出力波形を発生するため
の回路を示す。この構成では、第３図６オア素子５９に
よって発生されたドライブ信号り、、Ｄ、およびＤよけ
、ドライブ回路６Ｓを通して、３個の第１スイツチ群２
３ａ、２３ｂおよび、２３Ｑ　　（その各々が１つの出
力線路と組み合わされる）中のスイッチ／／ａ、／３ａ
、／りａ。

／／ｂ、／、？ｂ、／ｊｂ、／／ｃ、／、？ｃおよび／
３ｃを同時にターンオンさせる。

第１図に戻って、図示のタイミング波形は、発電機の相
電圧に位相ローツクされたランプ関数である。この形式
のタイミング波形を使用する場合、λつの３角波基準波
形ＡおよびＢが発生されなければならない。これらの基
準波形は、同じ周波数を持つが、位相がｉｔｏｏずれて
いる。ＵＦＯ動作中、２つの基準波形のうちで正の傾斜
を持つ部分け、スイッチングの瞬間を決定するためにタ
イミング波形と比較される。相補ＵＦＯ動作中は負の傾
斜が使用される。第５図は、（３１） このパターンのタイミング波形および基準波形を使用し
てドライブ信号を発生するだめの回路を示す。第Ｓ図と
同じ構成部品は、第５図でも同じ符号を付けて示す。な
お、少し違った構成部品には同じ符号にダッシュを付け
た。基準電圧波形発生器３Ｉ　　は、一つの基準波形Ａ
およびＢを発生してこれらの基準波形の正傾斜セグメン
トを零検出器３７．ＩＩ／および１．ｌｔへそして負傾
斜セグメントを零検出器３９　、　ｌＩ３およびｌＩ７
へ印加する。タイミング波形発生器、２９１　　　４＋
は、負傾斜の３角波タイミング波形ｖＴ　／　’　１ｖ
ＴＪ’およびｙ、、ｌを発生してその各々を零検出器の
各群へ印加する。第１図の残りの回路装置は第３図と同
じであって同じに動作する。従って、［ＴＦＯリング・
カウンタ３１はタイミング波形の振幅が基準波形の正傾
斜セグメントに等しくなる毎にパルス動作させられ、そ
してＯ［ＪＦＯリング・カウンタｊｊはタイミング波形
の振幅が基準波形の負傾斜セグメントに等しくなる毎に
パルス動作させられる。もし余弦波のタイオング（３コ
　） 信号を使用すれば、第を図の回路は２つの正弦波基準波
形を発生する基準電圧波形発生器Ｓ１と一緒に使用され
よう。

この発明の特定の実施例について詳しく述べたが、：１
ｌｆｆ々の変形例および交換が可能なことは当業者には
理解されるだろう。従って、こ＼に開示した特定の構成
は、あく−までも例示にすぎず、特許請求の範囲に包含
される発明の範囲についての制限ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は無制限式周波数変更装置のＬＴＦＯ動作および
相補ｔｒｔｃ　７Ｂ作を例示する波形図、第２図はこの
発明を組み込んだ周波数変更装置のブロック図、第３図
は第２図の周波数変更装置に使用するのに適して２群に
配設された双方向性スイッチを利用する電力周波数変換
器の配線図、第１Ｉａないし４ｃ図は第３図の電力周波
数変換器中のスイッチの代りに使用できるスイッチを形
成するトランジスタとダイオードの組み合わせを例示す
る配線図、第３図は第一図の周波数変更装置中のパルス
・タイミング兼ゲーティング回路の一実施例の詳しいブ
ロック図、第を図は第Ｓ図に示した回路の動作を例示す
る波形図、第７図は第３図の回路から３相川力波形を発
生するだめの回路の配線図、第ｇ図に１第λ図の周波数
変更装置中のパルス・タイミング兼ゲーティング回路の
他の実施例の詳しいブロック図である。 ｌ・・発電機、３・・電力周波数変換器、／／と７３と
７３と／りと／りと、２／−・スイッチ１．２３・・第
１スイツチ群１．２．ｔ−一第二スイッチ群、コク・・
相間トランス、ｊと５１・・基準電圧波形発生器、７・
・パルス・タイミング兼ゲーティング回路１．２？とコ
９１　　・・タイミング波形発生器、３１と３３と３５
・・傾斜検出器、ｊ７と３９とｌＩ／と＆、？とダｊと
ダク・・零検出器、４１９と３３とｊ？・・オア素子、
３／・・ＵＦＯリング・カウンタ、ＳＳ・・ｏａｙａ　
　リング−カウンタ、ｊりと６／＠・アンド素子、Ａ３
・・発′に機周波数弁別器である。 （３ｊ） Ｆｊす、　！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　可変周波数の多相入力波形から一定周波数を発生さ
   せるために、第１モードと第ａモードで作動するステッ
   プを含む方法において、前記第１モードは、出力波形の
   基本分が正方向性である時に次々により正である入力釦
   へ、そして前記出力波形が負方向性である時に次々によ
   υ負である入力釦へ切り換えることによって生じられ、 前記第コモードは、前記出力波形の基本分が正方向性で
   ある時により負である入力釦へそして前記出力波形が負
   方向性である時により正である入力釦へ次々に切り換え
   ることによって生じられ、 入力周波数が予め選んだ周波数よりも低い時に前記第１
   モードを選択するか、前記入力周波数が前記予め選んだ
   周波数よシも高い時に前記第コモードを選択するステッ
   プを含むことを特徴とする、 可変周波数の多相入力波形から一定周波数を発生させる
   方法。 二　可変周波数の多相入力波形から一定周波数を発生さ
   せるために、 前記入力波形の各相と出力線路との間に接続された双方
   向性スイッチと、 前記入力波形の周波数を測定するための周波数測定回路
   と、 前記入力波形の各相へ位相ロックされたタイミング波形
   を発生するだめのタイミング波形発生回路と、 所望の出力波形の基本周波数に等しい周波数で基準波形
   を発生するだめの基準波形発生回路と、 を備えた周波数変更装置において、 前記タイミング波−発生回路、前記周波数測定回路およ
   び前記基準波形発生回路に応答し、前記入力波形の周波
   数が予め選択した周波数に等しいかこれよりも低い間、
   前記基準波形の振幅がタイミング波形に等しいが傾斜が
   逆である瞬間に前記スイッチを逐次ターンオンさせ、そ
   して前記入力波形の周波数が前記予め選択した周波数よ
   りも高い間、前記基準波形の振幅がタイミング波形と同
   じ振幅および同じ向きの傾斜を持つ間開に前記スイッチ
   を逐次ターンオンさせるための制御回路を設けたことを
   特徴とする周波数変更装置。 ユ　制御回路は、 基準波形の振幅が各タイミング波形に等しいが傾斜が逆
   である毎にパルスを発生するだめの第１パルス回路と、 前記基準波形の振幅がタイミング波形の１つと同じ振幅
   および傾斜を持つ毎にパルスを発生するだめの第コパル
   ス回路と、 前記第７パルス回路からのパルスに応答して一度に１個
   の双方向性スイッチを逐次ターンオンさせるだめの第１
   シーケンサ回路と、前記第コバルス回路からのパルスに
   応答して一度に７個の双方向性スイッチを逐次ターンオ
   ンさせるだめの第２シーケンサ回路と、入力波形の周波
   数が予め選択した周波数よりも高い時に前記第１シーケ
   ンサ回路を禁止１７、そｌ〜て前記入力波形の周波数が
   前記予め選択した周波数に等しいかこれよりも低い時に
   前記第１シーケンサ回路を禁止するための手段と、 を含む特許請求の範囲第１項記載の周波数変更装置斤。 へ　出力波形の各相毎の出力線路、および入力波形の各
   相と各出力線路の間に接続された双方向性スイッチを含
   み、第１シーケンサ回路および第１シーケンサ回路の各
   々は、所望の多相出力波形の相と同じ電気角だけ変位さ
   れる入力釦へ前記出力線路を別々に接続するために諸ス
   イッチを同時にターンオンさせる手段を宮む特許請求の
   範囲第３項記載の周波数変更装置。 Ｓ　タイミング波形発生回路および基準波形発生回路は
   、各々、３角波を発生するだめの回路を含む特許請求の
   範囲第一項または第３項記載の周波数変更装置。