专利名称:变换器装置的制作方法
本发明是关于一变换器装置，尤其是关于一种通过控制多数个开关元件的开(ON)或关(OFF)，给负载施加一定频率的交流电压变换器装置，也就是所谓的PWM(PULSE WIDTH MODULATION)式变换器装置。
在此之前，我们所知的变换装置为将若干个开关元件(例如晶体管、半导体开关元件等)构成一电桥电路，通过控制每个开关元件的开(ON)或关(OFF)，将直流变换成单相或三相交流输出的一种PWM式变换装置。
图1所示的电路显示了一现有技术电桥电路，它也可作为本发明的一电路。图1的电桥电路10中有六个接在直流电源DC上的开关晶体管Q1-Q6，将这六个开关晶体管元件Q1-Q6首先每两个串联起来，再接成电桥电路。然后，从每两个串联的接点上的端子U、V、W接出三相交流输出。并且，当开关晶体管Q1-Q6各自的基极端子X，Y，Z，
X，
Y，
Z为高电平电压或开关信号时，则为通导(ON)状态。
这种利用电桥电路10，通过PWM方式得到交流输出的变换器装置，作为第1种现有技术，在昭和57年3月17日提出申请并在特开昭57-46677号公报(日本专利厅公报)作为一种现有技述作了说明。在第1种现有技术里，首先将根据PWM方式得来的，开关晶体管Q1-Q6的开(ON)或关(OFF)的一个循环交变状态存储于只读存储器(ROM)中。然后将开(ON)或关(OFF)的信号依次读出，并送至各个晶体管Q1-Q6的基极端子(X-
Z)。
图2是表示根据第1种现有技术得来的有关开关信号的只读存储器地址变换。图2中，仅显示了给基极端子X的PWM式开关信号，因给其馀的基极端子Y-
Z的开关信号同基极端子X的一致故有此省略。
在图2里，ROM的地址0-511所记忆的是1-10Hz的频率范围内所用的开关信号，地址512-1023所记忆的是11-20Hz的频率范围内所用的开关信号。在图中省略地址2024以后所记忆的是各自的频率范围内的开关信号，象这样在不同的频率范围内用不同的开关信号，是因为要使之与接在图1的输出端子U、V、W上的负载驱动特性相符合。所以，其负载的驱动特性不拘束于一定频率时，只需记忆任何一个频率范围内的开关信号即可。
例如将1-10Hz的交流输出从输出端子U、V、W接出时，从0到511按顺序指定ROM地址，然后将开关信号的高电平或低电平状态，也就是“1”或“0”读出。按照其状态，给开关晶体管Q1-Q6的基极端子以控制信号或开关信号。在这种情况下，因能得到ROM的地址0-511的1个循环的交流成分，所以为了设定1个循环的时间(角度0°-360°)必须按照必要的频率，适当地设定ROM地址的时钟周期。
在第1种现有技术里，就是这样把开关晶体管Q1-Q6的1个循环的开关信号存储于存储器中。为了能够任意地选择频率，需存储每个频率范围，但如果这样的话，需要具有庞大记忆容量的记忆元件。另外，为了加强交流输出的分解能力以及精确度，减少波动，更加需要增加记忆元件的容量。
在已引用过的日本专利厅特开昭57-46677号公报上，为了解决这样的问题，提出了图3所示的方法。这个方法利用了三相正弦波可以只用在0°-30°角度之间形成的六个特性来表示的特性。
也就是说，如果将图3(A)所示的三相交流的负的部分用相位转换器等来转换的话，就可以成图3(B)所示的只有正波形。如果将图3(B)所示的波形分割成60°的区间的话，让我们考虑一下每个60°区间的情况。在每个区间Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ里，除了相位不同以外，每个不同相位的波形是完全一样的图形。并且每个60°的区间里的波形都是线对称图形，也就是以图3(B)所示的每条虚线为对称轴的线对称图形。并且将这对称轴为中心平行移动30°重叠时，就成为图3(C)所示的六个特征D0-D5。以上的情况，也可以反过来说，也就是将图3(C)所示的六个特性D0-D5任意地组合一下，就可以得到理想的正弦交流波形。
例如U相。将特性D0取出置于0°-30°之间，将特性D1取出放在30°-60°之间，将特性D2取出放在60°-90°之间，将特性D5取出放在90°-120°之间，将特性D4取出放在120°-150°之间，将特性D3取出放在150°-180°之间，将它们连接起来，就可以得到如图3(C)所示的0°-180°的正的半波形。电角180°-360°之间的负的半波形，只要将上述的每个特征特征都进行一下相位变换即可。然后，将U形相波形分别向前，后平行移动120°，就可以得到三相交流波形，也就是说，将上述特性D0-D5任意地选择、组合一下就可以将三相交流完全复原。
在特开昭57-46677号公报上所提出的，就是将上述的六个特性，即波形D0-D5储存起来，并且能够在其后将它们随意读出的方案。这个方法比起第1种现有技术来，其储存记忆元件的利用率在某种程度上有一定的提高，可是还不够完全。也就是说，第2种现有技术，为了将三相正弦波形的一部分储存记忆起来，并且还要考虑到分解能时，即使能够将储存元件的容量减低，也有一定的限度。
本发明的主要目的是利用PWM方式，提供能够最低限度地降低储存元件容量的变换器。
根据本发明，由PWM方式得来的组合电桥电路各个开关元件的开(ON)或关(OFF)状态，即“1”或“0”的模式数据，由第1存储器来储存。这个模式被读出并且被按照时间数据维持必要的时间。此模式以及维持时间可适当转换，由此给各个开关元件以连续的开关信号，从而从电桥电路得到连续的交流输出。
根据本发明，只要储存各个开关元件的开(ON)或关(OFF)的状态。即“1”或“0”的有限的组合模式的所需时间的数据即可，故可将储存元件的容量比以前的任何一个现有技术都大幅度地降低。另外，因可根据模式所需维持时间任意决定得到的PWM输出，即正弦波交流的分解能力及精确度，而不需要因提高分解能力而象以前一样增加储存元件的容量，所以，可以组成储存容量既少又能得到高分解能力和高精度输出的变换器。
维持模式的所需时间的数据，可原封不动地储存在只读存储器之类的存储器中。但是，为了进一步降低存容量，较为理想的是只储存其维持时间的初期值及必要的数值，然后根据这些数值进行适当的演算即可。此时，如果按照输出电压和输出频率的比即V/F，储存起不同的数值。就可得到相同于负载特性的最合适V/F交流输出。
本发明较理想的实用例是用在空调系统的室外机上，作为起动空气压缩机的感应发动机。另外，维持时间是利用硬件的定时器来计算的。并且，控制变换器的微处理机在定时器工作时，即定时器到达设定时间以前，进行例如空调室外机的除霜等工作，而以前的空调系统，仅 为了控制除霜就需要另一个微处理机或采用别的控制手段。与其相比，本发明仅用一个微处理机控制变换器和除霜等其它工作，这也是本发明的一个优点。
本发明的上述目的、其他目的、优点、及具体特征等，可从下面参照附图的实施例详细说明里进一步明了。
图1为本发明现有技术电桥电路图，也是本发明可适用的变换器的电桥电路图的一部分。
图2是第1种现有技术的ROM地址的图解图。
图3是说明第2种现有技术的波形图。
图4是说明本发明原理的波形图。
图5是将图4的0°-30°的期间放大以后的图解图。
图6是图1所示电路的各个开关晶体管在开或关状态时的ON/OFF表。
图7是表示开关晶体管的开关模式(ON/OFF Pattern)的模式表。
图8是表示三相交流的一个循环状态的转换状态转换表。
图9是用各个频率来表示各个区间维持时间的时间区间表。
图10是表示设定频率在20Hz时的连续开关信号的波形图。
图11显示了本发明的一个实用例，为省略电桥电路系统方框图。
图12是说明本发明的一个实用例的工作流程图。
图13是说明本发明的另一个实用例的工作流程图。
图14是计算时间的设定数值表。
图15是说明本发明(本发明是按照V/F来决定维持时间的)的另一个实用例的工作流程图。
图16、图18、图19以及图20是表示V/F＝0.5，VV/F＝1.0，V/F＝1.5，V/F＝2.0时的持续时间时间区间表。
图17是根据V/F计算时间的设定数值表。
图21是表示维持时间的各V/F初期值的初期值表。
图22是为先有技术空调机主要部分的概略图。
图23为一较佳实用例的空调机致冷电路图。
图24是图21实用例的主要部分示意图。
图25是说明本发明实用例定时器的工作原理流程图。
图26是说明本发明实用例工作原理流程图。
图4及图5为说明本发明原理的波形图。在图4及图5中，参考符号C表示载波，参考符号M1，M2，M3表示互相间相差为120°的调制波。在此例中，Cf(载波的频率)和Mf(调制波的频率)有一定的关系。即满足“Cf/Mf＝3的奇数倍”。众所周之，根据PWM方式，电桥电路的各个晶体管的开关信号是由载波和调制波相比而得的。开关信号X是由转波C和调制波M1相比而得的，开关信号Y是由载波C和调制波M2相比而得的，开关信号Z是由载波C和调制波M3相比而得的。开关信号X、Y、Z。应该是从如图1所示的电桥电路的开关晶体管Q1、Q2、Q3的基极端子X、Y、Z处得到的。而且，开关信号
X，
Y，
Z，是将开关信号X，Y，Z倒转而得，在此不作说明。
从图4可以看出，可以将0°-30°的期间的成分，即调制波M1，M2以及M3的一部分适当地合成而形成图4的三相交流。以上所述，对于由载波和调制波相比而得来的开关信号X、Y、Z(以及
X、
Y、
Z)也同样成立。例如0°-30°期间的开关信号X、Y以及Z的波形设为X1、Y1、Z1。30°-60°期间的开关信号的波形X2、Y2、Z2分别和将波形Z1、Y1、X1反转的波形相对应。如上所述，通过将开关信号的波形X1、Y1、Z1进行“反转”，“倒置”等适当的变换，可得到1个循环，即0°-360°的全周期开关信号X、Y、Z以及
X、
Y、
Z。
图5是根据图4在Cf/Mf＝27时将0°-30°区间扩大后的显示图。在图5中，将开关信号X1、Y1、Z1的任何状态的转变区间(segmented period)，分别用T1至T12来表示。开关信号为高电平时，对应的开关晶体管则为开(ON)。图6所示为图1开关晶体管Q1-Q6各区间的开(ON)或关(OFF)的状态。例如，在区间T0内，开关晶体管Q1，Q5，Q6为关(OFF)，Q2、Q3、Q4为开(ON)。
图5中，根据本发明者等的实验，即使使载波和调制波的电压比发生种种变化时，区间T12′也总是只有极短时间。所以，从整个0°-30°的期间来看，区间T12′只有极微小时间，即使省略掉区间T12′，对变换器整个的工作也不会产生任何问题和影响。因此，图6的说明以及以下的说明里，都将区间T12′省略不提。
从图6可看出，在区间T0、T2、T6、T8里，开关晶体管Q1-Q6的开(ON)或关(OFF)状态，同样都是关(OFF)、关(OFF)、开(ON)、开(ON)、开(ON)，然后再关(OFF)。其开关(ON/OFF)为同一模式。另外，区间T1，T7以及T12也是相同ON/OFF模式。区间T3，T5，T9以及T11为同一ON/OFF模式，区间T4，区间T10也是同一模式。这样，在0°-30°角度范图内，开关元件Q1-Q6(图1)的开关模式只有4种。即使考虑到它们的倒置也只不过8种模式。
如上所述，开关晶体管Q1-Q6开关(ON/OFF)状态的组合模式被限制在较少的一定数内。本件发明者等就是从这点上得出完全独自的见解，并完成了这项发明。
开关晶体管Q1-Q6的开关模式开(ON)用“1”关(OFF)用“0”来表示时，各个晶体管所处的状态如图7所示。在图7中，模式P0-P7是图1所示开关晶体管Q1-Q6的基本ON/OFF模式;模式P8-P25是在所谓过渡期(transitional period)时的开/关模式。而且，开关晶体管Q4、Q5、Q6的状态分别是Q1、Q2、Q3的状态的倒置。
例如，图5的区间从T0转换到T1时，开关晶体管Q1-Q6的状态从图7的模式P0转换到P6。具体地说，就是当开关晶体管Q3从开(ON)变到关(OFF)时，Q6从关(OFF)变到开(ON)。如果要同时转换的话，在转换的瞬间，开关晶体管Q3和Q6会同时成为开(ON)状态。一般来说，运用这种电桥电路时，接在同一线路上的开关晶体管至少有一个必须是关(OFF)状态。不然的话，全部为开(ON)状态则会使线路发生短路现象，例如Q3或Q6烧损的情况。发生这种情况是由于开关晶体管的特性，主要是于从开(ON)的状态转换到关(OFF)的状态时，在时间上动作太迟缓而造成的。针对这点，在从模式P0转换到模式P6时，可采用从模式P0→过渡性模式P8→模式P6的转换方法来防止晶体管Q3以及Q6的短路(参见图80°-60°的期间)。
但如果将开关晶体管Q1-Q6的开关特性，用附加放电电路等的方法来改进的话，就没有必要将过渡性模式P8-P25分别加入基本模式P0-P7的转换中了。
若将基本状态模式P0-P7以及过渡状态模式P8-P25组合的话，就可得到1个循环，即0°-360°的期间的开关信号的ON/OFF模式。开关晶体管Q1-Q6的开/关模式在一个周期内的变化如图8所示。图8与图5相似，将每个30°角的期间分成12个区间，也就是把60°分成25个区间时的1个循环内每个60°期间的模式转换。图8中，“＊”表示过渡模式P8-P25应利用的区间，即所谓过渡区间，从而，所求得的ON/OFF模式即使在交流输出频率(F)变化时，无论频率怎样变化，几乎是不变的。
本发明在如此得来的状态，即开关晶体管的ON/OFF模式以及其状态所需维持时间的基础上，进一步要从如图1所示的电桥电路中求得据PWM方式得来的三相交流。
图9所示为维持时间频率表，图9将图8C0-C24区间的各个维持时间连同过渡区间所需的大约10微秒(μsec)的时间一起，用不同频率表示。从已说明过的图4及图5可以看出，1个循环的输出波形即开关信号可以用0°-30°的期间的波形即开关信号全部表现出来。另外，0°-60°的期间的波形是以30°角为对称的。所以，将图8的区间C0、C1…、C12。反过来，按C12、C11…C1、C0的顺序排列一下，就可得到区间C13-C24。图9中，左边的虚线箭头就表示了这一点。即在0°-30°的期间里各个区间的维持时间如果一定的话，1个循环内的各区间C0-C24(以及过渡区间)的维持时间也可确定。因为要由维持时间的总合来决定1个循环的时间即输出频率，所以，在每个频率内都设定了维持时间，并且，在图9中，“→”表示和左邻的数值相同。
将图7所示开关晶体管Q1-Q6的ON/OFF模式以及如图8所示的转换储存起来，然后在如图9所示维持时间的基础上，在模式不断连续时，就可通过PWM方法控制晶体管Q1-Q6。
现以0°-60°期间为例，加以简述在图8的区间C0内，首先根据图7决定模式P0，然后，将图9表中区间C0的维持时间用定时器设定。这样，在定时器到达设定时间之前，模式P0-P5相应的开关信号就可以被维持下来。并且，此区间C0所的终止时间，就是下一个区时间C1开始的瞬态时间。
随后，当定时器到达设定时间时，根据在区间C1内的晶体管Q1-Q6的开关模式P1以及其维持时间，给晶体管Q1-Q6以开关信号。同样地，根据区间C2，C2，…，C24的各个维持时间，提供维持其模式的开关信号。然后，当0°-60°的期间一终了，就向下一个60°-120°的期间移动(图8)，同样将模式P1、P9…按照顺序。根据图9的维持时间输出。当最后300°-360°期间的最后过渡模式P14被输出后，就可得到如图10所示的1个循环的连续开关信号。图10显示了当输出频率为20Hz时的开关信号。
图11为本发明一实用例原理框图。控制部件11是由象英特尔公司生产的集成电路“8051”那样的微处理机构成。控制部件11的中央处理器CPU 12包含随机存取存储器RAM，逻辑运算部件以及累加器(accumulator)等部件，在图中，第1只读存储器(ROM)14为第1储存部件，第2ROM 16和第3ROM 18分别为第2、第3储存部件通过总线20连接在一起。第1ROM 14，第2ROM 16，第3ROM 18分别预先储存着图7，图8，图9的表格。频率设定部件22包括手动操作部件。由手动操作部件的手动操作产生设定的相当于交流输出的频率(F)的数值即数据。与频率设定部件22一起连接在总线20上的定时器24。按照图9的表格测定维持ON/OFF模式即开关信号所需时间。这个定时器是用一倒计数器(down counter)构成的。CPU 12的输出端通过适当的驱动电路(未示出)与图1所示的电桥电路10的各个晶体管Q1-Q6的基极端子X、Y、Z、
X、
Y、以及
Z相连。
图11中的ROM 26是用在后面的实用例上。
下面参照图12，对图11所示的实用例加以说明。
在图12的最初步骤S1里，CPU 12(图11)首先将有关部分进行初始准备(设定初值)，即在把定时器24的设定时间(t)设为0的同时，也要将表示图8区间的函数(c)以及表示角度的函数(θ)，分别设定为0，并且要注意的是表示角度函数(θ)是“θ≤θ＜θ+60°”，即当θ＝0，0°≤θ＜60°;θ＝60，60°≤θ＜120°;…;θ＝300，300°≤θ＜360°。
在下一步骤S3里，CPU 12通过总线20，从频率设定部件22读取频率(F)的数据(data)。
在下一步骤S5及S7里，CPU 12首先求出定时器24所需的设定时间，然后将其定为定时器24的设定时间。设定时间(t)可参照图9，由频率(F)和区间(c)来求得。换句话说，设定时间(t)，可以用“t＝f1(F，C)”来求得。这样求得的时间，分别在每个区间C里被定为定时器24的设定时间。
在下一步骤S9里，CPU 12求出各个晶体管Q1-Q6的ON/OFF模式(P)。该ON/OFF模式(P)可参照图7和图8分别从每个区间里求得。首先，根据图8，按照区间(C)求得那时的模式，接着，根据图7，求得模式的内容，例如模式P0，就求“001110”。如此，模式(P)可以用“P＝f2(θ，C)”来求。然后，CPU 12自其输出端向各开关晶体管Q1-Q6的基极端子X-Z输出模式(P)即开关信号。
在下面的两个步骤S13及S15里，进行有关图8所示的过渡区间的处理。当区间向下一个移动时，即表示区间的函数(C)成为(C+1)时，则在步骤S13里，决定所需的过渡区间(C′)。假如区间C0向区间C1移动时，就要用图8从左边数第2栏的状态P8-P13。在步骤S15里，参照图7，求得在区间C′里的过渡性ON/OFF模式(P′)。这个过渡性模式(P′)可根据角度和区间C′，用“P′＝f2(θ，C)”求得。
其后，在步骤S17里，开始对图11定时器24进行倒计数。通过步骤S19判断出定时器所剩时间已为过渡区间(C′)，即过渡模式(P′)所需时间t′(10-20μsec)时，CPU在下一个步骤S21里，输出其模式(P′)，相应地，开关晶体管Q1-Q6可从基本模式转换至过渡模式的状态。
在下一个步骤S23里，首先判断在步骤S7里的设定时间(t)是否为“零”。如果其设定时间(t)不为“零”，定时器24继续倒计数。如果设定时间为零，则在下一个步骤S25里，对表示区间的函数(C)进行加1操作，使C成为“C+1”。接着在步骤S27里，判断其新设定的区间(C)是否有“24”以下(参照图8)。如果“C＜24”的话，返回先前的步骤S5，再度求设定时间(t)，基本模式(P)及过渡模式(P′)，这样的操作一直维持到C＞24时为止。
在步骤S27里，若C＞24，就进入下一步骤S29，将表示区间的函数(C)设定为0。
在步骤S27，若C＜24时，就说明最初的0°-60°期间过，于是进入下一步骤31，在此步骤中，CPU12对表示角度的函数(θ)进行增量操作，从而使函数(θ)设定于60°≤θ＜120°的范围内。当函数(θ)被更新后，经步骤S33判断是否超过了最后的期间300°-360°，即θ是否为θ＞300。如果判断为“NO”时，则再回到步骤S5，重新执行上述过程。
如果是0°-360°的所有期间即1个循环已经终了时，即在步骤S33被判300＜θ，则进行下一步骤S35，此步骤将表示角度函数(θ)设为0以后，返回步骤S3。
这样便在经过每个函数(C)及(θ)的处理后，再度读取频率(F)的数据，重复同样样的操作。在设定频率发生变化时，在进行最初读取数据(F)即开始执行步骤S3时，电桥电路交流输出的频率也同时随之变化。
下面对此加以具体说明。首先由频率设定部件22(图11)设定频率F＝20。在这种情况下，CPU 12按照“F＝20”以及“C＝0”的数值，首先从第3ROM 18将图9的维持时间“t＝132”读出。这个时间(t＝132μsec)，由CPU 12，定为定时器24的设定时间。
其次，根据“θ＝0”及“C＝0”等值，参考第2ROM 16以及第1ROM 14将开关晶体管Q1-Q6各个ON/OFF模式求出，并将其输出。此模式为“001110”，与角度为0°时相同。
然后，定时器24开始倒计数，在此期间维持原状直到定时器的剩馀时间为(t′)时止。在图10中区间T0的后半时间即为t′该t′是刚才说明过的过渡时间(在图8中以＊表示)的维持时间。所以，在时间t′之间，为了使晶体管Q1-Q6分别为OFF、OFF、OFF、ON、ON、OFF，输出的模式(P8)应为“000110”。
根据定时器24，算出132微秒(μsec)时，CPU 12就将表示区间的函数(C)设为C＝1，然后输出ON/OFF模式(P6)。输出t′μsec模式(P8)后，便输出区间C2的模式输出其时间为108-t′μsec。以下与上述步骤相同，按顺序控制输出ON/OFF模式和其维持时间，一直进行到300°-360°从而得到开关晶体管Q1-Q6的1个循环，即0°-360°期间的ON/OFF信号(参见图10)。
根据此实用例便可由连续PWM方式获得交流输出，并且和以前相比大幅度降低了存储容量。另外，这种变换器输出的分解能力是由图9维持时间的精确来决定。所以根据此实用例，将其维持时间的比率按原样并且把单位更加减少的话，可得到更好的输出精度。也就是说，根据此实用例，因没有必要象以前一样为了增加分解能力而增加储存元件的容量，所以容易构成具有高度分解能力的变换器。
在上述的实用例里，如同图9的表所示，各自的区间的维持时间，分别在每个频率里全部用ROM等的储存手段储存起来。所以储存容量比以前是少了，可还不够完全。为此，在下一个实用例里，将这样的维持时间由演算来求得。
图13是这个发明的另一个实用例的工作流程图。这个实用例在步骤S104-S106里，维持时间的求法和图12的实用例的区别在于是将第3 ROM 18读出的数值直接使用，还是由演算求得其数值。所以，在这里省略掉有关和图12的实用例取同样动作的步骤的说明，只详细说明有关这个实用例特征部分。
另外，在此实用例里，图11的ROM 18只储存维持时间的初数值，另外再用另一个ROM 26将图14所示的演算所需的判定数值“f3(F)”分别按每个频率储存起来。
图13的步骤S104中，CPU 12(图11)根据表示区间的函数(C)，将维持时间的初期值“t＝f1(F，C)从第3 ROM 18读出。然后，在下一步骤S105里，CPU 12判断区间(C)是否为预先设定的区间，所谓“预先设定的区间”为在图9中的C1、C4、C7、C10、C12、C14、C17、C20以及C23。
从图9中也可看出，每个设定频率的维持时间，在特定区间以外的区间C0、C2、C3、C5、C6、C8、C9、C11、C13、C15、C16、C18、C19、C21、C22以及C24里，不管设定频率为多少，总为一定。所以，在这样的区间里第3 ROM(图11)里储存的维持时间的初期值，即“t＝f1(F，C)”可直接使用。另外在刚才举出的特定区间C1，C2，…，C23里，可利用在图11的第4 ROM 26里预先设定的如图14所示的每个频率的所定数值的初期值，利用减法运算来计算维持时间。
当步骤S105判断该区间为上述预先设定的区间的话，CPU 12就在下一步骤里，根据“t＝t-f3(F)”即“t＝f1(F，C)-f3(F)”，计算出维持时间(t)。在此式里，“f3(F)”为在步骤S103里读取的在每个设定频率里决定的所定数。例如，F＝24时，为154;F＝28时，为264。
若步骤S105的判断结果为“NO”时，就直接进入下一个步骤。
下面对此作具体说明。当设定频率为20Hz时，首先，根据图7以及图8，将位于0°-60°期间的区间C0里的模式P0的ON/OFF模式“001110”从第1 ROM 14(图11)里读出。然后，将在第3 ROM 18(图11)里设定的维持时间的初期值“132μsec”设定为定时器24(图11)的设定时间，定时器24到达设定时间之前，电桥电路1的各个晶体管Q1-Q6仍维持原状态。经过一瞬态时间(t′)后，定时器24算出新的设定时间(t)并设定之。CPU 12接着将0°-60°期间的区间C1里的模式P6的ON/OFF模式“000111”读出。
因区间C1为刚才已说明过的预先设定区间，所以，按照在第3ROM 18里设定的初期值“668”(参见图9)以及所定数值“f(3)(F)＝0”，进行“668-0＝668”的演算，将其结果“668μsec”作为维持时间，控制开关晶体管Q1-Q6。
当设定频率为24Hz时，在区间C0里，按照图7和图8，将模式P0的ON/OFF模式从第1 ROM 14里读出，并且将在第3ROM 18里设定的维持时间初期值“132μsec”设定为定时器24的设定时间。然后，当此定时器24到达设定时间时，进入C1区间为了求出新的时间(t)，根据在第3 ROM 18设定的维持时间的初期值“668”以及在第4 ROM 26设定的所定数值“154”。进行“668-154＝514”的演算。将其演算结果“514μsec”作为维持时间，设为定时器24的设定时间，从而从第1 ROM 14呈将ON/OFF模式P6读出。
以下，只有在区间C4、C7、C10、C12、C17、C20以及C23时，从每个初期值里，所定的数值，通过进行“154”的减法运算，算出每个维持时间。
当频率为28Hz时，上述式子的所定数值“f3(F)”则为“264”，从图9所示的初期值里减去该数值，可得其维持时间(t)。
上述在每个设定频率设定不同的数值f3(F)，对有关的特定区间进行维持时间演算的做法，和刚才的实用例相比，仅用较少的记忆容量(储存)，就可得如图10所示的连续开关信号。
一般来说需要根据变换器所驱动的负载特性，设定出最合适的输出电压和输出频率的比，即V/F。因此，下面用几个实例来说明怎样能够任意设定V/F的值。
图15是说明本发明另一实用例的流程图。在此实用例中，步骤S203-S206的维持时间(t)，无论是根据V/F读出数值，还是通过演算得出，均与图13的实用例不同。
具体地说来，当需将设定频率为10Hz，V/F为0.5的交流输出的话，首先，根据预先储存在第3 ROM 18(图11)里的图15的表，将最初区间C0的维持时间的初期值“28μsec”读出，将其定为定时器24的设定时间。然后，经过所定的瞬态时间(t′)后，CPU 12就将下一区间C1的ON/OFF模式以及维持时间，从第1 ROM 14以及第3 ROM 18读出。可是，在此区间C1里，因区间C1为刚才已在图13的实用例里说明过的“特定区间”，所以，要从其初期值减去所定数值“f3(F)”，才能求得该区间的维持时间(t)。
图17为进行这些演算的所定数值。例F＝10并且V/F＝0.5时，所定数值f3(F)为0。用区间C1的维持时间的初期值(图16)“1798”和所定数值“0”，进行“1798-0＝1798μsec”的演算，便于得到该区间的维持时间。当F＝20并且V/F＝0.5时，区间C1的维持时间同样运用减法“1798-926＝872μsec”得出。从而根据V/F可将每个区间C1、C4、C7、…、C23的维持时间算出。
图18、图19以及图20，各自表示了V/F＝1.0，V/F＝1.5以及V/F＝2.0时，储存在第3 ROM 18里的维持时间的初期值，从图16以及图18至图20可看出，根据图21所示的每个V/F的初期值以及图17所示的所定数值“f3(F)”，所有区间的维持时间都可求出。所以，图16以及图18至图20的所有表格，即使不储存也可以。这样，便使储存容量大幅度下降。
以上所述本发明的变换器，具体来说，是用在空调机上的。
以前的空调机，如图22所示，检查室温的温度传感器28(可由负特性热敏电阻组成)的输出电压传送至频率控制器29。另一方面，能够平动调节室内温度的温度设定器30(可由可变电阻组成)的电压也输入此频率控制器29。当给与的两个电压相差很大时，频率控制器29就向变换器10输出高频率的频率设定信号。相反地，当两者的差较少时，频率控制器29就向变换器输出较少频率的频率设定信号。变换器10根据所得频率设定信号(它与图11频率设定部件22传来的信号一样)向如图1所示的开关晶体管Q1-Q6输出开关信号。相应地，空调机的空气压缩机运转数便由变换器10所输出的频率来控制。
如图22所示的空调机，如果用微处理机时，就需要频率控制器29和变换器10，即两个微处理机。另外，这种空调机设有室外设备。例如热交换机的除霜传感器。为了根据除霜传感器所传信号控制除霜回路，还需要一个与变换器不同的微处理机。这种微处理机需要各样的附加电路。可是象空调机这种用于一般家庭的电气产品，必须严守系统的小型化，配件的少量化以求新(结构新)、廉(价格低)。
下一个较为理想的实用例可以解决这类问题。在该例中首先要指出，变换器的控制方法，可用前面的图12、图13或者图15的任何一种方法。
图23是已应用本发明的一空调机结构图。此空调机为由有室内设备40以及室外设备42的分离式空调机。它含有内装于室外设备42的空气压缩机44，回通阀46，室外热交换器47，内装于室内设备40的室内热交换器48，以及膨胀阀50等。它们和室外设备的热交换器47通过的冷用的配管接成环形，由此构成冷冻循环。室内送风机54连接在热交换器48上，室外送风机56连接在热交换器47上，它们分别装在室内外设备上。
在室内设备40中，为了根据温度传感器的数据，变更空气压缩机的功率、输出频率等，设置了控制器57。该控制器57没有采用微处理机，只用了模/数转换器。
另外，装于室外设备42的压缩机44是由三相感应电动机58驱动的，电动机58是由从变换器11的PWM方式的交流输出驱动的。并且，室外设备42的热交换器47设有除霜传感器60，除霜传感器60，检验热交换器47的着霜状态。
在此实用例中，内装于变换器11的微处理机不仅控制输出，还根据除霜传感器60的信号，控制除霜电路。
这种空调机在作为暖房使用时，将回通阀46转换到如图23的实线所示的位置。然后，将从空气压缩机44的2次吐出口44S吐出的高温高压致冷气体通过四通阀46，用室内设备40的热交换器48来冷凝。此时，如果开动送风机54，即可利用致冷气体的冷却热产生暖房作用。然后，经过热交换器48后的气体通过减压阀50用室外设备42的热交换器47来加热蒸发，蒸发了的致冷气体通过四通阀46，从空气压缩机44的1次吐出口44P吸入。在这种具有热泵作用的冷冻循环里，致冷的蒸发即从外部吸热来提高温度，另一方面，室外热交换器47会降低温度。因此热交换器47的表面会发生着霜现象。该现象用除霜传感器60检出，进行必要的除霜工作。
图24为图23实用例变换器11的较理想实用例流程图。这个实用例采用图12的控制方法，但省略了构成变换器电桥电路的图示。
与变换器11相连的为接受器62，它接收从内装于室内设备的控制器57发送的信号及数据，接受器62接受的数据暂时储存于缓冲器64里。缓冲器64将数据传输至CPU 12。缓冲器64可自动地接收信息并向CPU 12发出内部中断信号(由端子INTa′)。CPU 12 和刚才的实用例一样，与ROM14、16、18以及定时器24相联。CPU 12还接收除霜传感器60发出的信号，以及从保护电路66发出的信号。
所谓保护电路就是输出压缩机66异常发热或电动机58漏电信号的电路。
定时器24是根据图25所示的流程图工作。即，当定时器24接到开始运转(time start)的指令时，通过减算的方法来计算经过时间。然后，经过“t-t′”后，定时器输出中断信号，并在定时器到达设定时间时，再次输出定时器中断信号。
在此实用例里，当定时器中断信号未输出时，即定时器24在计算经过时间时，CPU 12进行其它控制。
图26叙述了本发明的工作流程。当图26所示的开始步骤里进入开始准备后，与前述图12一样控制电桥电路的开关晶体管。因变换器的控制与前述所同，所以省略。下面仅描述有关定时器中断的步骤。
首先，在步骤S310里，通过CPU 12的端子R1(图24)，从缓冲器64输入高电平电压，解除内部中断锁定。此时，若缓冲器64的端子INTa′发出内部中断信号的话，CPU 12的端子INTa就接收此信号。然后，CPU 12根据其中断信号，读取储存在缓冲器64的数据和信号(步骤S312)。
根据中断，在步骤S314里，若有四通阀46的转换信号以及送风机54的ON/OFF信号的话，在此信号的基础上，通过CPU12，转换四通阀46以及送风机54的状态。
若没有内部中断的话，在步骤S316里，CPU 12根据除霜传感器60的信号，判断是否需要除霜。如果 无需除霜的话，和先前的图12的步骤S15一样，输出过渡模式(P′)，其后，变更函数(C)和(θ)，再度读取设定频率(F)，重复同样动作。
若着霜量变多，需要除霜时，CPU 12在步骤S318里控制除霜电路。进行除霜时，首先从CPU 12的端子R2(图24)将除霜指令信号入室内设备40中的控制器56。这时，发出室内设备40正在进行除霜的指示，例如，控制停止送风机54。在室外设备42里，转换回通阀46，利用从空气压缩机44的2次吐出的高温致冷气体加热热交换器47，进行除霜。此时空气压缩机44的运转数可保持不变，也可使其增高。然后，当室外设备42的热交换器52的着霜一消失，就从除霜传感器60向室内设备40的控制器56发出除霜结束信号。相应地，CPU 12将四通阀转换回原状态，返回通常的暖房运转。
当保护电路66给CPU 12的端子INTa高电平电压时，即发生异常情况，此时CPU 12在根据其外部中断信号将空气压缩机44停止的同时，也把其异常信号送于室内设备40的控制器57。相应的，室内设备40也马上停止运转。
上面已对本发明作了详细说明并附以附图，但是以上的说明与图示仅作为范例，明显地不应被其限制。本发明的精神以及范围由权利要求
书所要求的范围为准。
权利要求
1.一变换器，其特征为它包括由多数开关元件构成的电桥电路，将根据PWM方式求得的各个所说开关元件ON/OFF状态的组合模式储存的第1存储装置，将所说模式的所需维持时间数据输出的时间数据输出装置，以及根据从第1储存装置得来的模式数据以及从时间数据输出装置得来的时间数据，给所说开关元件以开关信号的开关信号输出装置。
2.权项1中所述的变换器，其中所说开关信号输出装置含有根据时间数据控制所说开关信号持续时间的定时器。
3.权项2中所述的变换器，其中所说第1存储装置。将大多数区间里所说模式一一储存起来，所说时间数据输出装置至少在交流信号的1个循环周期内的所说大多数区间里输出所说时间数据。
4.权项3中所述的变换器，其中所说时间输出装置包括在所说大多数区间里储存所说时间数据的第2存储装置。
5.权项3中所述的变换器，其中所说时间数据输出装置包含在至少1个所说区间里，计算所说时间数据的运算装置。
6.权项5中所述的变换器，包含将所说运算装置运算时需用的所定数值储存起来的第3存储存装置，其中所说运算装置根据所说所定数值运算所说时间数据。
7.权项6中所述的变换器，其中将作为时间数据的初期值和所说所定数值运算时间数据。
8.权项6或7中所述的变换器，其中所说时间数据输出装置根据电压和输出频率之比V/F，输出不同的数据。
9.权项8中所述的变换器，其中所说第3存储装置在每V/F里储存所说初期值。
10.权项2中所述的变换器，其中所说开关信号输出装置包括微处理机。所说微处理机在所说定时器工作时，进行其它控制。
11.权项10中所述的变换器，具有由所说电桥电路输出驱动发动机的空调系统的室外设备，其中，所说微处理机在所说定时器工作时，控制所说室外设备的除霜运转。
12.一空调机，其特征为，它包括有一空气压缩机，所说空气压缩机的发动机，产生驱动所说发动机输出并由多数开关元件构成的电桥电路，储存由PWM方式求来的每个开关元件ON/OFF状态组合模式的第1存储装置，输出所说ON/OFF模式的所需维持时间数据据的时间数据输出装置，根据所说模式数据，给所说开关元件以开关信号的微处理机，根据所说时间数据，计算所说微处理机应该给开关信号时间的定时器，以及，在所说定时器工作时，由所说微处理机所控制的其它机器。
13.权项12中所述的空调机，其中所说其它机器包含所说空气压缩机。
14.权项12或13中所述的空调机，其中所说其它机器包含将从所说空气压缩机的致冷气体转换的阀。
专利摘要
一含有由多数个开关晶体管组成的电桥电路的变换器中，在第1只读存储存器里，储存着通过开关晶体管的PWM方式得来的ON/OFF状态的组合模式。在第2ROM里，按将60°角度细分的区间顺序，储存着每个60°期间的状态以及模式的转移。在第3ROM里，储存每个区间的状态以及其模式的所需维持时间。微处理机在将其时间置入定时器的同时，输出ON/OFF模式，控制各个开关晶体管的ON、OFF，重复做下去便可得到，各个开关晶体管在1个循环的交流连续开关信号。所以，可从电桥路得到PWM方式的交流输出。
文档编号H02M7/48GK85105133SQ85105133
公开日1986年12月31日 申请日期1985年7月4日
发明者猪谷洁, 时崎久, 船越智英, 大塚信男, 大久保胜宽, 香月光 申请人:三洋电机株式会社, 东京三洋电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan