Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии

Устройство цифрового преобразования и устройство преобразования энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 д