專利名稱：用于波幅耦合電壓的發生器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種產生波幅耦合電壓的裝置，以及涉及到產生波幅耦合電壓的一種相應方法。
在本文中術語“波幅耦合”(amplitude-coupled)可理解為，利用單一觸發信號來實現各電壓峰值的共同改變。
眾所周知，對于各種不同的應用，具有予定的瞬時行進(曲線)的按波幅進行耦合的電壓一定要產生。
因此，例如為了起動多繞組的電動機，需要盡最大可能地應用具有正弦波形曲線的一些波幅和相位耦合電壓。
用于產生相位移及正弦波形的電壓的一種電路布置可從DE-OS 3814562文件中得知。在該文中提出的系統是值得注意的，因為所應用的是一個電阻網絡，各電阻是電氣上串聯地接于一個閉合回路中，並且能在接在一起的各電阻的結點處提取正弦波形的電壓。在這種情況中，周期連續的一個正向電壓被以下述方式送到該電阻網絡，即具有同樣數目電阻的兩個並列分支被定位于該正向電壓的兩極之間。
該文所提供的系統只能獲得逼近于正弦波形的電壓曲線。
在其它應用中，期望提供若干波幅耦合電壓，它們都符合于予定的各瞬時曲線，但不強制為相位耦合。
因此，按照本發明所提供的裝置或方法其任務即在于產生各波幅耦合電壓，它們盡可能準確地跟蹤一個或多個予定的瞬時曲線。
本任務由按照本發明作出的創造性裝置予以解決。該產生波幅耦合電壓裝置的主要特征在于，一個分接(抽取)設備(9)提供相應于一個或多個予定曲線上的各數值的各分接(抽取)電壓(Uo…Uk)，以及設有一個轉換裝置(14)將各分接電壓(Uo…Uk)按照一個或多個瞬時函數轉換而得到具有一個或多個瞬時行進(曲線)的波幅耦合輸出電壓。該分接設備(9)具有一個多部件(12.1…12.K)組成的網絡，總電壓(U)被加到網絡的各輸入點處，而且各部件安排成使各分接電壓(Uo…Uk)置于各分接(抽取)點(13.o…13.k)處。本任務的解決在于按照本發明所創建的方法來完成，該方法的主要特征在于，獲得具有一個或多個瞬時曲線的波幅耦合輸出電壓，是藉助于根據一個或多個瞬時函數來切換出相應于一個或多個予定曲線上各數值的分接電壓實現的。
本發明的原理在于，以一個分接(抽取)設備提供各分接(抽取)電壓，各分接電壓的數值能夠以一個附加的或倍增的方式借助于一個單一起動信號來改變，並且是相應于一個或多個予定曲線來改變的。
通過在這些分接的電壓之間的一個瞬時匹配的切換，所產生的波幅耦合輸出電壓Ua1…Uax至少相應于一個予定的瞬時曲線f(t)，即Ua1＝U×f1(t+d1)Ua2＝U×f2(t+d2)┆Uax＝U×fx(t+dx)
按照本發明提供的裝置的進一步利益在于，至少有些輸出電壓Ua1…Uax能是相位耦合，以及/或各特定的輸出電壓跟蹤一個曲線，該曲線象其余輸出電壓相同的方式行進，但具有一不同的瞬時彎曲。
如果該分接裝置包含多個部件組成的網絡，總電壓能接到該網絡並且通過該網絡各分接電壓可在各部件處發生，則可產生出一個簡單而穩定的模式。
如果該予定的瞬時曲線相應于三角函數，則按本發明提供的裝置最好用于起動具有多繞組(多線)的電動機。
借助于一個時間函數元件進行時間函數的控制用于產生各輸出電壓，這在時間關系上是特別準確的。如果用本發明的裝置作為測量的目的，則它是特別有利的。
為了控制該予定的瞬時函數應用了一個檢測器，由它來檢測輸出電壓對電氣負荷(例如一臺電動機)的影響，這是特別有利的，即使對具有不同轉數的一臺電動機，也能獲得最佳起動。
如果該檢測器與時間函數元件一起用于控制該時間函數，則在控制以外，在各測量值之間的瞬時插入值即能依據各被測值來實現。
如果分接設備是由電子控制裝置以下述方式起動，即各分接電壓相應于各予定值，則特別有利于對各輸出電壓用的任意曲線都能予先確定。
當利用一個輸入設備時，通過它即能予定各輸出電壓的瞬時曲線，則按照本發明提供的裝置即能通用于所有各種應用領域。
如果結合應用了附加的減小和/或放大的裝置，它能減小或放大該分接的電壓，則按照本發明提供的裝置還能實現至少一個輸出電壓的波幅曲線也能夠變化。
除較好地對一予定的瞬時曲線進行匹配外，本發明的一個實施例還可實現多個各有其峰值的瞬時曲線能被予先確定，它們跟蹤各波幅耦合輸出電壓。
如果在各個時間處的一個或多個輸出電壓對應于各不同的曲線和/或瞬時曲線，則會有這樣的利益，其中包括，在一個電氣負荷的升速或減速階段中各輸出電壓能夠最佳化。
因此，以一個第一曲線作為具有一個或多個繞組電動機的起動或升速之用，而以一第二曲線作為其額定運行之用。這樣的起動能夠用本發明的裝置或其它適用的裝置來實現。在升速階段和額定運行階段之間的區分是能夠得到的，例如借助于一個門檻轉數，一個門檻負荷值和/或其它數值，它們代表各種變化值，以致能夠實現電動機的旋轉方向相應于所期望的旋轉方向和/或所需要的運行平穩。(平滑)本發明的最佳實施例以各附圖來說明，并緊密結合它們詳述如下

圖1，是起動具有三個繞組的電動機的第一實施例;
圖2，是按照圖1所示實施例予置的各分接的和各個電壓值的瞬時曲線;
圖3，是具有可調節部件的第二實施例;
圖4，是用于檢測電動機轉數和/或位置的一個檢測器的各輸出信號;
圖5，是以第一曲線用于該起動階段的一個電動機起動信號;
圖6，是根據圖5進行起動的各合成電壓;
圖7，是以第二曲線用于正常運行的一個電動機起動信號。
在闡述各實施例之前，而進一步指出各圖中所繪的各個方框僅作為更好地理解本發明之用。通常由一個或數個這種方框組合起來形成各單元。這個能用綜合的或混合的技術來實現，或是作為一個程控的微型計算機或適合于其控制的一部分程序一樣。
此外，還應指出，包含在該裝置和各元件中的各步驟也能分別地完成。
圖1中示出一個分接設備9，其中具有一個可控的電壓源10，它提供的一個取決于一個電子控制裝置11的控制脈沖的輸出電壓U，以及具有一個由部件12.1…12K形成的網絡。這就造成多個分接(抽取)點13.0…13.K，從這些點引出的多路線接到一個轉換裝置14上，該裝置包括有切換開關24a、24b、24c並接受從該電氣控制裝置來的脈沖和為一臺電氣負荷15提供各輸出電壓。
圖1中示出的一個電氣負荷是一個具有三個繞組的電動機16，每個繞組接有一個相應的放大器級17a、17b、17c。位于電氣負荷15上的一個檢測器18檢測出負荷15的運行變化，例如象位置和/或轉數的變化，以及發送信號給電子控制裝置11。
圖1所示本發明裝置實施例的目的解釋在圖2中。這里說明一個具有正弦波曲線的輸出電壓Ua，該曲線被移位到沒有負值。因此，Ua＝1/2(U+UXsin(t))。所以圖2中曲線的行進首先被峰值U所確定，進一步被瞬時函數Sin(t)所確定。
電壓U借助于電子控制裝置11在電壓源10處進行調節。正弦曲線的瞬時行進是由該曲線的行程被分成各個區段來實現的。因此，從圖2可見，例如，在橫座標的O點處是曲線Sin(t)的最小值，以及在K點處相應于電壓U的最大值，該曲線在最小和最大值之間被分成有意義的各點1，2，3…K，在這些地方形成各分接的電壓U1、U2、U3…UK。對于任意的分接電壓Um+1下述是真Um+1＝Um+Dm+1所以，在圖1的電路中部件12.1…12.K的大小使在其上的電壓降為各予定的電壓D，即相應于D1…DK。結果是總電壓在各分接點13.0…13.K處產生出各分接電壓Uo…Uk。
該轉換裝置14在各個分接點13(即相應于13.0…13.K)之間以這樣的方式進行切換，致使一個正弦波輸出信號Ua在其各輸出的每一輸出信號上有效。
舉例來說，如果與切換開關24a相關連的輸出提供一個正弦波輸出信號Ua1，首先具有遞升值，則它被電子控制裝置11進行轉換，以致它首先從一任意輸入端(相應于分接點13.m)向各較高電壓值(相應于分接點13.m+1，13.m+2…13.K)的方向轉換，隨后再向較低電壓值轉換，然后再向較高電壓值轉換，等等。
對切換開關24b和24c以同樣的方式進行這樣的程序。如果通過切換開關24a、24b、24c提供的輸出電壓Ua1、Ua2、Ua3是相位耦合的，則在各切換開關24之間必須具有一種固定的耦合。這可用電子控制裝置11供出的控制信號或該轉換裝置14的某些手段(圖1中未示出)來實施。
從切換開關24a、24b、24c提供的輸出電壓Ua1、Ua2、Ua3被傳送到電氣負荷15，在圖1所示的實施例中它是一個具有三個繞組的電動機16，從而每個繞組被接到一個放大器的一級17a、17b、17c。則各輸出電壓必須有120度的相位移。電動機16被從該放大器各級17a、17b、17c放大的功率來驅動。電動機16的轉速和/或位置由檢測器18進行檢測，例如該檢測器18可以嵌入作為測速發電機用。檢測器18提供的各信號傳送到電子控制裝置11，于是應用與該轉換有關的控制脈沖來起動轉換裝置14，並用與轉矩或轉速有關的控制脈沖投入電壓源10。
在根據圖1改動的實施例中，在接除了各部件12.1…12.K接成串聯之外，還有些部件(未示出)設置成與上述各元件并聯連接，這是可能的。從而在正弦條件下，能得到使分接電壓Uo…Uk被較好地與所期望的曲線匹配。
圖3示出的是第二個實施例，其中的各裝置和部件與圖1實施例中具有相同功能者用等同的標號來指示。這些將敘述在下面，只為達到深刻理解本發明的程度為止。
根據圖3所示的實施例，設置一個輸入裝置19來傳送各脈沖到電子控制裝置11。此外，各部件12.1…12.K的電氣特性可以改變，例如電阻和電容器，由電子控制裝置11提供的控制脈沖來改變。
這里具有這樣的效果，即各部件12上的各個電壓降D能被改變。因為分接電壓U1…UK由各個電壓D產生是可能的，所以能通過輸入裝置19來予確定所期望的各輸出電壓的瞬時曲線所需的數值。電壓U的數值也能通過輸入裝置19來予定。此外，在圖3的實施例中示出該轉換裝置14可包含3個以上的切換開關，所以還可以產生若干個輸出電壓Ua1…Uax。
另外，該實施例也能被設計成，該電子控制裝置11可不依靠檢測器18的信號，和/或通過一個時間函數元件(未示出)來控制它送到分接裝置9上的輸出脈沖。
此外，可考慮，在該分接裝置9中設置另外電壓源和/或至少一些部件12.1…12.K被建成各電壓源。因此，可得到使分接的電壓U1…UK也能描繪出一個非對稱的曲線。
在另一改變的方案中，它不僅參照圖1的實施例，而還參照了圖3的實施例，它可進一步考慮，各分接的電壓代表各不同曲線的各數值。這可理解為U0，U2…相應于第一曲線，而U1、U3……相應于第二曲線。還有，可考慮將曲線1細分成U0…Um，曲線2細分成Um+1…Uk。如果多于兩條曲線則進行相應分割是有效的。
此外，可認為，各輸出電壓Uao…Uax實際上是波幅耦合，也即，可用一單一起動信號對各輸出電壓的各峰值進行共同的改變，但它們沒有一個等同的峰值。這可以因放大元件或衰減器(未示出)來實現，例如它們可形成轉換裝置14的一部分，並且也能由電子控制裝置11來起動。
在進一步改形中，還可能這樣，即一個或幾個輸出電壓相應于各不同曲線和/或瞬時曲線的各不同時間。
這可用于起動具有一個或多個繞組的電動機是有利的，借此可做出起動和正常運行之間的鑒別。
在下面，假定電動機16被輸出電壓Ua1、Ua2、Ua3來起動，並假定它的轉速和/或位置檢測器18來檢測。這樣送出的一個輸出信號如圖4所示是位置P的一個函數。
當電動機16處于其起動位置時，即P＝O度，確定下某一定記號，它導致一個與其它各輸出脈沖不同的信號。此外，在一個轉子或一個轉子圓盤上固定下這些記號，以致對電動機每隔15度的位置處即由檢測器18接連發出合適的輸出信號。
根據從檢測器18輸出的這些信號，電子控制裝置11在所測量的旋轉速度n處即能借助于為電動機16各繞組用的各個放大器各級17送出按圖5的附和第一曲線的各信號。
在圖5起動信號的幅值-1、0和+1之間的陡峭變化導致出圖6所示的一個電壓曲線。可清楚地看出，出現了各種干擾波峰a、b、c、d。然而，在此例中，干擾波峰c、d是由其它電動機繞組的各起動信號造成的交調失真波峰，干擾波峰a、b是由相關的繞組造成的，它們能影響在一個裝置中的其它信號，例如，一個錄象器，在所示裝置中設計有為其控制所用的電動機16和所示的各種措施。
具有較佳的第二曲線的起動信號說明在圖7中。
對于該最佳實施例，圖7的信號與圖5的信號相對于電動機16的位置為同相位。這意味著各極限值或零值交叉發生在一等同位置P處，即電動機16的一個轉子的角位置。
這樣的一個第二曲線相對于第一曲線具有一圓滑的進程，它能通過合適地起動該電壓源10和/或轉換裝置14而產生。
此外，可想而知，被放大器17處理過的各輸出信號Ua或各信號通過一個圓滑波形裝置(未示出)被整得圓滑了。例如這包含用適合的RC組件構成各模擬級，或用一適合的計數器構成數字級，該計數器計數一項振蕩頻率，其振蕩頻率比最大速度的掃描脈沖者大，但比可能的干擾峰值者慢。
從而，例如可以取得具有最接近正弦波行程的起動信號。
因此，總的來說，為產生具有予定瞬時曲線的波幅耦合電壓的一個裝置被提供出來，較好地是它具有由各部件形成一個網絡的分接級，在該處，各個電壓降從而產生各分接的電壓，它們至少代表一個予定的曲線。
該瞬時曲線由一個電子控制裝置來的各控制信號來確定，從而各切換開關使分接的電壓轉換以至可以得到各予定的輸出電壓。這些能夠是相位耦合，或是具有各種不同瞬時進程的曲線形狀，並且能通過電子控制裝置和/或通過未在這里提到的裝置來實現。
按本發明提供的裝置具有特別的利益在于，對所提供的各輸出電壓的各峰值可由該電子控制裝置發出的一個單一起動信號確定進行共同的改變。因此，當采用各效字部件時，只需用一個數-模轉換器，它可為該控制裝置11或電壓源10的一部分，這個轉換器對各輸出電壓的共同觸發是必需的。
本發明裝置的一種結構允許按照曲線的行進產生各波幅耦合輸出電壓，各曲線行進是根據一個外電源予定的。
如果各輸出電壓的各曲線借助于檢測一個要被起動項目的運行變化的檢測器送來的信號進行控制，則能對這個項目取得一個改進的起動過程。
如果被起動的該項目是一臺電動機，則各不同輸出電壓曲線能夠獨立地實現，與是否為一個起動階段或是正常方式的運行無關。
在下述的本發明附屬權利要求中也體現了上述的各實施例。
權利要求
1.用于產生多個波幅耦合電壓的一種裝置，其特征為，一個分接(抽取)裝置(9)提供分接(抽取)的電壓(UO…UK)，它們相應于一個或多個予定的曲線上的各數值，以及一個轉換裝置(14)將各分接的電壓(UO…UK)根據一個或多個瞬時函數進行轉換，以改具有一個或多個瞬時行進(曲線)的波幅耦合輸出電壓是可以得到的。
2.如權利要求1的裝置，其特征為，分接裝置(9)具有由各部件(12.1…12.k)組成的網絡，一個總電壓(U)被加到該網絡的供電點，並且這些部件被布置成，各分接電壓(UO…Uk)位于各分接(抽取)點(13.0…13.k)處。
3.如權利要求1或2的裝置，其特征為，該予定的瞬時曲線相應于一個三角的或其它的數學函數。
4.如權利要求2或3之一的裝置，其特征為，這些部件(12.1…12.k)由具有合適電阻值的各電阻、各二極管或各合適電氣部件的各種組合而構成。
5.如權利要求2到4之一的裝置，其特征為，各部件(12.1…12.k)是串聯和/或並聯連接的。
6.如權利要求1到5之一的裝置，其特征為，該予定的瞬時函數是通過一時間函數元件和/或通過一個檢測器(18)來控制，該檢測器檢測各輸出電壓時一個電氣負荷(15)的效果。
7.如權利要求1到6之一的裝置，其特征為，該發明的分接裝置(9)借助于電子控制裝置(11)來起動，以致使各分接的電壓(Uo…Uk)相應于各予定值。
8.如權利要求1到7之一的裝置，其特征為，設有一個輸入裝置(19)，借助于它能予先確定各分接的電壓(Uo…Uk)和/或各輸出電壓的瞬時曲線。
9.如權利要求1到8之一的裝置，其特征為，設有用于減少和/或放大的裝置，它們能減小或放大各分接的電壓，以致各輸出信號的各值能彼此獨立地被予定。
10.如權利要求1到9之一的裝置，其特征為，一個或若干個輸出電壓各相應于各不同曲線和/或瞬時行進的各不同時間。
11.如權利要求1到10之一的裝置，其特征為，該輸出電壓被送到具有一個或多個繞組多線的一臺電動機(16)，以及通過合適地起動電壓源(10)，通過合適地起動各轉換裝置(14)和/或還借助于接通該圓滑波形裝置，第一曲線的各起動信號在該起動階段被送到該電動機(16)，以及在正常運行方式下第二曲線的起動信號被送到該電動機(16)。
12.用于產生各波幅耦合電壓的方法，其特征為，相應于一個或多個予定曲線的各分接電壓按照一個或多個瞬時函數進行轉換，以致具有一個或多個瞬時曲線的波幅耦合輸出電壓是可得到的。
13.如權利要求12的方法，其特征為，該予定的瞬時曲線相應于一個三角的或其它數學函數。
14.如權利要求12或13的方法，其特征為，一個或多個輸出電壓相應于各不同曲線和/或各瞬時行進的各不同時間。
15.如權利要求12到14之一的方法，其特征為，該予定的瞬時函數瞬時地被控制和/或借助于一個檢測器來的信號進行控制，該檢測器檢測各輸出電壓對一個電氣負荷的效果。
16.如權利要求12到15之一和/或用于起動一臺電動機的方法，其特征為，一個第一曲線的各起動信號在起動階段被送到該電動機，以及一個第二曲線的各起動信號在正常運行方式時期被送到該電動機。
17.如權利要求12到16之一的方法，其特征為，各輸出電壓被送到具有一個或多或繞組的一臺電動機，以及通過合適的予定分接電壓、通過合適的轉換和/或借助于圓滑波形，一個第一曲線的各起動信號在起動階段被送到該電動機，以及一個第二曲線的各起動信號在正常運行方式期間被送到該電動機。
全文摘要
本發明可以產生波幅耦合電壓，這些電壓實質上相應于一個或多個預定的瞬時行進波(曲線)。發明的裝置設有一個分接(抽取)裝置，它包含由多個部件構成的網絡，因在該處各自電壓降所以產生各分接電壓，它們至少相應于一預定的曲線。通過這些分接電壓間的瞬時匹配地切換，產生相應于一個或多個預定瞬時曲線的各波幅耦合輸出電壓。本發明適用于供給多繞組電動機的電壓。
文檔編號H02M7/54GK1059433SQ9110591
公開日1992年3月11日 申請日期1991年8月24日 優先權日1990年8月25日
發明者京特·格萊姆 申請人:德國湯姆森-勃朗特有限公司