旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，能夠靈活地應(yīng)對廣泛的電源電壓范圍，通過低損耗的電路構(gòu)成，對旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組賦予具有勵磁所需的振幅的正弦波狀的勵磁信號。調(diào)整正弦波狀的勵磁源信號(RDout)的振幅、生成預(yù)先規(guī)定的振幅的勵磁信號(Vout)的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置(1)構(gòu)成為具有：并聯(lián)諧振電路，其具有相對于勵磁繞組(Lr)的阻抗(Zr)作為并聯(lián)諧振阻抗(Zxp)發(fā)揮作用的并聯(lián)諧振元件(2p)；以及串聯(lián)諧振電路，其具有相對于勵磁繞組(Lr)的阻抗(Zr)作為串聯(lián)諧振阻抗(Zxs)發(fā)揮作用的串聯(lián)諧振元件(2s)。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為了使旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組勵磁，而調(diào)整正弦波狀的勵磁源信號的振幅，生成預(yù)先規(guī)定的振幅的勵磁信號的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為用于檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度))的旋轉(zhuǎn)檢測傳感器，有時使用旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器通常在定子側(cè)具有勵磁繞組，利用根據(jù)被設(shè)置于轉(zhuǎn)子側(cè)的輸出繞組感應(yīng)的輸出電壓檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的原理，檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。由此，通常，交流信號被給予至勵磁繞組。用于給予交流信號的勵磁裝置構(gòu)成為具有生成正弦波振蕩信號的正弦波振蕩電路、和將該正弦波振蕩信號的振幅放大并向勵磁繞組供給的驅(qū)動電路(例如放大電路)。日本特開2009 - 180585號公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中公開有，作為該驅(qū)動電路，使用具有針對旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組的串聯(lián)諧振電容器的串聯(lián)諧振電路的例子(第6段、圖5等)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，該電容器的靜電電容和勵磁繞組的電感以提高諧振電路的銳度Q的方式被設(shè)定，并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)定勵磁信號的頻率，由此調(diào)整勵磁信號的振幅。換句話說，對由正弦波振蕩電路生成的正弦波振蕩信號的振幅進(jìn)行放大，并施加到勵磁繞組。
[0003]這種構(gòu)成若與具有使用計(jì)算放大器等的放大電路的情況相比，則電路規(guī)模變小，有助于小規(guī)?；⒌统杀净?。但是，在使用這種電路的情況下，需要滿足勵磁繞組的直流電阻成分足夠小(換句話說銳度Q高)、施加到勵磁繞組的信號的振幅是通常的電子電路的電源電壓左右(例如專利文獻(xiàn)I中被勵磁那樣的5[V]左右)、振幅的放大率比較小等條件。
[0004]另一方面，在對用作近年來需求擴(kuò)大的混合動力汽車、電動汽車等的驅(qū)動力源、電力源的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測的旋轉(zhuǎn)變壓器中，施加到勵磁繞組的交流信號的波高值(峰到峰)要求20?30[V]左右。與此相對，由于勵磁信號的源信號由通常的電路生成，所以其波高值為2?3[V]左右，需要比較大的放大率。另外，生成勵磁信號的源信號的電路多被廣泛使用，即使勵磁信號的頻率也能夠擇一的選擇，通常多固定為10[kHz] ,20[kHz]等。由此，如專利文獻(xiàn)I那樣，將勵磁信號的頻率靈活且適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在實(shí)用上并不容易。因此，對這樣的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁的勵磁裝置在多數(shù)的情況下，構(gòu)成為具備具有10倍左右的放大率的放大電路。
[0005]另外，為了得到波高值為20?30 [V]左右的勵磁信號，需要具有比較寬的電源電壓范圍(25?35[V]左右)的電源。其中，存在若電源電壓變高，則伴隨于此電路的損耗也增加的趨勢。由此，存在添加針對勵磁繞組的并聯(lián)諧振電容器而構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，從而減少電路(勵磁裝置)的損耗的情況。對勵磁裝置來說在具備具有最佳的電源電壓值的電源的情況下?lián)p耗小，但除此以外的情況下有可能損耗變大。例如，在勵磁裝置所具備的電源的電壓值比最佳的電源電壓值高的情況下，電源電壓值越高損耗越大。另外，勵磁裝置所具備的電源的電壓值比最佳的電源電壓值低的情況下，勵磁裝置無法輸出所需的振幅的正弦波，輸出相對于正弦波失真的波形。[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009 - 180585號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述背景，希望提供能夠靈活地應(yīng)對廣泛的電源電壓范圍，并通過低損耗的電路構(gòu)成，能夠?qū)πD(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組給予具有勵磁所需的振幅的正弦波狀的勵磁信號的技術(shù)。
[0008]鑒于上述課題的本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置的特征構(gòu)成是為了使旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組勵磁，而調(diào)整正弦波狀的勵磁源信號的振幅，生成預(yù)先規(guī)定的振幅的勵磁信號的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，該旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置具備:并聯(lián)諧振電路，其具有相對于上述勵磁繞組的阻抗作為并聯(lián)諧振阻抗發(fā)揮作用的并聯(lián)諧振元件；以及串聯(lián)諧振電路，其具有相對于上述勵磁繞組的阻抗作為串聯(lián)諧振阻抗發(fā)揮作用的串聯(lián)諧振元件。
[0009]如上所述，并聯(lián)諧振電路在減少旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置的損耗的方面有效，但為了得到勵磁繞組的勵磁所需的振幅，需要另外放大勵磁信號的振幅。但是，為了該放大，需要具有超過勵磁信號的波高值的電壓范圍的電源電壓，缺乏電源電壓的靈活性。另外，電源電壓越高，損耗也會越大。另一方面，串聯(lián)諧振電路能夠輸出具有超過電源電壓的電壓范圍的波高值的勵磁信號。其中，為了抑制電路損耗，還是需要電源電壓的最佳化，缺乏電源電壓的靈活性。如本特征構(gòu)成那樣，若具有并聯(lián)諧振電路和串聯(lián)諧振電路而構(gòu)成旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，則在例如放大器組合串聯(lián)諧振電路的特性，生成規(guī)定的振幅的勵磁信號，并且還能夠利用并聯(lián)諧振電路的功能減少電路的損耗。即，根據(jù)本特征構(gòu)成，能夠提供能靈活地應(yīng)對廣泛的電源電壓范圍，通過低損耗的電路構(gòu)成，能夠?qū)πD(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組賦予具有勵磁所需的振幅的正弦波狀的勵磁信號的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置。
[0010]并聯(lián)諧振元件和串聯(lián)諧振元件能夠使用電容性元件(電容器)、感應(yīng)性元件(線圈，電感)。通常，電容性元件與感應(yīng)性元件相比正在普及，元件單價也為低價格。因此，作為并聯(lián)諧振元件和串聯(lián)諧振元件優(yōu)選為使用電容性元件。作為一個方式，本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置優(yōu)選為，上述并聯(lián)諧振電路構(gòu)成為具有對于上述勵磁繞組以并聯(lián)的方式連接的電容性元件，上述串聯(lián)諧振電路構(gòu)成為具有對于上述勵磁繞組以串聯(lián)的方式連接的電容性元件。
[0011]并聯(lián)諧振電路和串聯(lián)諧振電路的組合能夠考慮多個。作為一個方式，本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置優(yōu)選為在上述并聯(lián)諧振元件和上述勵磁繞組的并聯(lián)電路連接有上述串聯(lián)諧振元件。在該電路構(gòu)成中，并聯(lián)諧振電路、串聯(lián)諧振電路和勵磁繞組的等效電路比較簡潔，并聯(lián)諧振電路以及串聯(lián)諧振電路的電路常數(shù)也能夠通過比較簡潔的計(jì)算求出。具體地說，在該旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置中，優(yōu)選為上述并聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)根據(jù)上述勵磁源信號的振幅相對于上述勵磁信號的振幅的比率而被設(shè)定，上述串聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)被設(shè)定成將上述勵磁繞組、上述并聯(lián)諧振元件以及上述串聯(lián)諧振元件的阻抗合成而得的負(fù)載阻抗的電抗成分為零。
[0012]如上所述，并聯(lián)諧振電路和串聯(lián)諧振電路的組合可以考慮多個。除了上述的方式之外，本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置也能夠采用在上述串聯(lián)諧振元件和上述勵磁繞組的串聯(lián)電路，連接有上述并聯(lián)諧振元件的方式。在該電路構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置中，優(yōu)選為上述串聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)根據(jù)上述勵磁源信號的振幅相對于上述勵磁信號的振幅的比率而被設(shè)定，上述并聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)被設(shè)定成將上述勵磁繞組、上述并聯(lián)諧振元件以及上述串聯(lián)諧振元件的阻抗合成而得的負(fù)載阻抗的電抗成分為零。
[0013]然而，勵磁源信號通過例如使離散的電壓值一邊按時間序列變化一邊輸出而被生成。換句話說，勵磁源信號存在成為階梯狀的波形的情況。在具有這樣的階梯狀的波形的信號中重疊有比基本波成分高得多的頻率成分(高頻成分)的信號。而且，該高頻成分若留在勵磁信號中，有可能使磁極位置的檢測精度降低。另外，高頻成分還有可能使輻射噪聲(放射噪聲)增加。由此，希望在到勵磁源信號作為勵磁信號輸出為止的期間，減少這種高頻成分。例如，優(yōu)選為通過在電路添加噪聲濾波器，而使高頻成分衰減。作為一個方式，優(yōu)選為本發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置構(gòu)成為具備:反饋控制器，其具有被輸入上述勵磁源信號的勵磁源信號輸入線、和將上述勵磁信號反饋到上述勵磁源信號輸入線上的反饋環(huán)路，并進(jìn)行使上述勵磁信號的振幅穩(wěn)定化的反饋控制；以及帶通濾波器，其在比反饋上述勵磁信號的反饋點(diǎn)靠前段，對上述勵磁源信號進(jìn)行濾波。
[0014]在此，優(yōu)選為該帶通濾波器朝向上述反饋控制器從前段側(cè)起，按低通濾波器、高通濾波器的順序構(gòu)成。低通濾波器存在相對于后段的電路成為電容性的負(fù)載的情況。低通濾波器若成為多數(shù)情況下使用計(jì)算放大器而構(gòu)成的反饋控制器的輸入負(fù)載則電路特性方面不為優(yōu)選。因此，帶通濾波器如上所述，從前段側(cè)起按低通濾波器、高通濾波器的順序構(gòu)成即可。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是串并聯(lián)諧振方式的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置的勵磁電路的示意電路圖。
[0016]圖2是示意性地表示旋轉(zhuǎn)變壓器、勵磁電路和R/D轉(zhuǎn)換器的關(guān)系的框圖。
[0017]圖3是將并聯(lián)諧振方式和串并聯(lián)諧振方式的電路的特性進(jìn)行比較的說明圖，(a)是并聯(lián)諧振方式的勵磁電路的示意電路圖，(b)是串并聯(lián)諧振方式的勵磁電路的示意電路圖，(C)是表示并聯(lián)諧振方式的勵磁電路的特性的波形圖，(d)是表示串并聯(lián)諧振方式的勵磁電路的特性的波形圖。
[0018]圖4是表不不具有諧振電路的勵磁電路的基本電路的一個例子的不意電路圖。
[0019]圖5是表示旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組的阻抗和電流電壓波形的關(guān)系的圖，(a)是勵磁繞組的阻抗的矢量圖，(b)是電流電壓波形圖。
[0020]圖6是表示基于串并聯(lián)諧振的負(fù)載阻抗的調(diào)整原理的矢量圖。
[0021]圖7是表示基于并聯(lián)諧振的負(fù)載阻抗的調(diào)整原理的矢量圖。
[0022]圖8是表示基于串聯(lián)諧振的負(fù)載阻抗的調(diào)整原理的矢量圖。
[0023]圖9是勵磁電路的第一電路例的示意電路圖。
[0024]圖10是第一電路例的負(fù)載阻抗的等效電路圖。
[0025]圖11是表示第一電路例的負(fù)載阻抗的調(diào)整原理的矢量圖。
[0026]圖12是表示勵磁電路的第二電路例的示意電路圖。
[0027]圖13是第二電路例的負(fù)載阻抗的等效電路圖。
[0028]圖14是表示第二電路例的負(fù)載阻抗的調(diào)整方法的矢量圖。
[0029]圖15是表示勵磁電路的電源電壓和負(fù)載阻抗的關(guān)系的圖表。
[0030]圖16是表示勵磁電路的電源電壓和第一電路例的電路常數(shù)的關(guān)系的圖表。[0031]圖17是表示勵磁電路的電源電壓和第二電路例的電路常數(shù)的關(guān)系的圖表。
[0032]圖18是表示第一電路例的特性(a)和第二電路例的特性(b)的波形圖。
[0033]圖19是勵磁電路的第二電路例的不意電路圖。
[0034]圖20是第三電路例的負(fù)載阻抗的等效電路圖。
[0035]圖21是表示第三電路例的負(fù)載阻抗的調(diào)整方法的矢量圖。
[0036]圖22是勵磁電路的第四電路例的示意電路圖。
[0037]圖23是第四電路例的負(fù)載阻抗的等效電路圖。
[0038]圖24是表示第四電路例的負(fù)載阻抗的調(diào)整方法的矢量圖。
[0039]圖25是表示第三電路例的負(fù)載阻抗的其他調(diào)整方法的矢量圖。
[0040]圖26是勵磁電路的第五電路例的示意電路圖。
[0041]圖27是第五電路例的負(fù)載阻抗的等價電路圖。
[0042]圖28是表示第五電路例的負(fù)載阻抗的調(diào)整方法的矢量圖。
[0043]圖29是勵磁電路的第六電路例的示意電路圖。
[0044]圖30是第六電路例的負(fù)載阻抗的等效電路圖。
[0045]圖31是表示第六電路例的負(fù)載阻抗的調(diào)整方法的矢量圖。
[0046]圖32是表不勵磁電路的電源電壓和各電路例的適合一覽的圖。
[0047]圖33是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第一電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0048]圖34是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第一電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0049]圖35是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第一電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0050]圖36是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第一電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0051]圖37是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第二電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0052]圖38是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第二電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0053]圖39是單電源構(gòu)成的實(shí)用的第二電路例的勵磁電路的示意電路圖。
[0054]圖40是表示成為階梯狀的勵磁源信號的波形例的波形圖。
[0055]圖41是在圖33的勵磁電路中安裝有濾波器的電路的示意電路圖。
[0056]圖42是在圖33的勵磁電路中安裝有濾波器的電路的示意電路圖。
[0057]圖43是圖41的勵磁電路的一個周期傳遞函數(shù)的伯德圖。
[0058]圖44是圖42的勵磁電路的一個周期傳遞函數(shù)的伯德圖。
[0059]圖45是在圖33的勵磁電路中安裝有濾波器的電路的示意電路圖。
[0060]圖46是圖45的勵磁電路的一個周期傳遞函數(shù)的伯德圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061]以下，參照附圖來例示發(fā)明所涉及的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置所應(yīng)用的勵磁電路，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1的示意電路圖表示用于說明本發(fā)明的要旨的勵磁電路I。另外，圖2的框圖表示勵磁電路1、旋轉(zhuǎn)變壓器40和后述的R/D轉(zhuǎn)換器(旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器)51的關(guān)系。勵磁電路I (旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置)中為了使旋轉(zhuǎn)變壓器40的勵磁繞組Lr勵磁，而調(diào)整正弦波狀的勵磁源信號RDout的振幅，生成預(yù)先規(guī)定的振幅(例如與圖3所示的波高值“H”的1/2的值對應(yīng))的勵磁信號Vout。該勵磁電路I構(gòu)成為具有勵磁源信號供給部50、與旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組Lr的諧振部2、和耦合電容器Ce，該勵磁源信號供給部50具有輸出勵磁源信號RDout的R/D轉(zhuǎn)換器51、進(jìn)行勵磁源信號RDout的阻抗轉(zhuǎn)換等的緩沖部52、和電流放大電路53。
[0062]諧振部2具有作為針對勵磁繞組Lr的阻抗Zr的串聯(lián)諧振阻抗Zxs發(fā)揮作用的串聯(lián)諧振元件2s、和作為針對勵磁繞組Lr的阻抗Zr的并聯(lián)諧振阻抗Zxp發(fā)揮作用的并聯(lián)諧振元件2p。S卩，勵磁電路I構(gòu)成為具有:并聯(lián)諧振部，其具有相對于勵磁繞組Lr的阻抗Zr作為并聯(lián)諧振阻抗Zxp發(fā)揮作用的并聯(lián)諧振元件2p ;以及串聯(lián)諧振部，其具有相對于勵磁繞組Lr的阻抗Zr作為串聯(lián)諧振阻抗Zxs發(fā)揮作用的串聯(lián)諧振元件2s。換而言之，勵磁電路I構(gòu)成為具備由勵磁繞組Lr和具有并聯(lián)諧振元件2p的并聯(lián)諧振部構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路、和由勵磁繞組Lr和具有串聯(lián)諧振元件2s的串聯(lián)諧振部構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路。此外，在圖1(以及圖3(b))中以并聯(lián)的方式連接于串聯(lián)諧振元件2s的電阻器是為了在電源接通時的耦合電容器Ce充電時設(shè)定適當(dāng)?shù)臅r間常數(shù)，以及為了抑制耦合電容器Ce的漏電電流帶來的直流動作點(diǎn)的偏移而設(shè)置的。
[0063]旋轉(zhuǎn)變壓器40構(gòu)成為具有:旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子41所具備的勵磁繞組Lr ；以及相互在電性上具有90度的相位差地設(shè)置的2個檢測繞組(L1，L2)。旋轉(zhuǎn)變壓器40是根據(jù)施加到轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子41)的勵磁繞組Lr的電壓，基于被多個定子的檢測繞組(L1，L2)感應(yīng)的電壓而能夠檢測與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的被檢測體(例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)位置(旋轉(zhuǎn)角度))的旋轉(zhuǎn)檢測傳感器。具體地說，旋轉(zhuǎn)變壓器40根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)，基于被2個檢測繞組(LI，L2)感應(yīng)的不同相位的信號的相關(guān)關(guān)系，檢測被檢測體的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。R/D轉(zhuǎn)換器51構(gòu)成為在內(nèi)部具有角度計(jì)算部58，基于從2個檢測繞組(L1，L2)得到的檢測信號，計(jì)算旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)角(電角度)。該旋轉(zhuǎn)角通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)由輸入輸出接口部59提供給外部的控制裝置等。另外，在R/D轉(zhuǎn)換器51中還具備生成成為用于使勵磁繞組Lr勵磁的勵磁信號的源的勵磁源信號RDout的勵磁源信號生成部57。
[0064]勵磁源信號RDout例如是波高值(峰到峰)為2 [V]、頻率為10 [kHz]?20 [kHz]的正弦波狀的信號(以下，對于波高值，適當(dāng)?shù)赜洖椤?[Vp — p]”等。)。通常地，在使旋轉(zhuǎn)變壓器40的勵磁繞組Lr勵磁的情況下，需要波高值為20[Vp — p]左右的正弦波狀的信號。由此，作為一個例子，勵磁電路I對被R/D轉(zhuǎn)換器51提供的2 [Vp —P]的勵磁源信號RDout的振幅進(jìn)行調(diào)整而生成20 [Vp - P]的勵磁信號Vout。本發(fā)明在該勵磁電路I (旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置)的構(gòu)成方面具備特征。
[0065]圖3是將以往的勵磁電路100(圖3(a))與本發(fā)明所涉及的勵磁電路I (圖3 (b))進(jìn)行了比較的說明圖。在此，以旋轉(zhuǎn)變壓器40被用于檢測作為車輛的驅(qū)動源利用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)的用途的情況為例進(jìn)行說明。在通常的車輛中搭載有電源電壓為12V的電池，勵磁電路(1，100)能夠?qū)⒃撾姵赜米髦绷麟妷涸础５?，為了生?0 [Vp — P]的勵磁信號Vout,電源電壓范圍Epp不足。
[0066]然而，在作為驅(qū)動源利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)那樣的車輛中，作為用于檢測流過旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈的電流的電流傳感器等其他傳感器的電源，存在具有例如18V左右的電源的情況，也能夠?qū)⑦@種電源用于勵磁電路I。但是，為了生成20[Vp — P]的勵磁信號Vout，電源電壓范圍依然不足。由此，存在利用電池的12 [V]電源生成負(fù)電源(一 E2= — 12 [V])，與傳感器用的電源(+El = +18[V]) —并構(gòu)成具有30[Vp — p]的電源電壓范圍Epp2 (Epp)的直流電源的情況。
[0067]圖3(a)所示的以往的勵磁電路100是通過這樣生成的正負(fù)兩電源(+El?一E2)來驅(qū)動的電路。如圖3(a)所示，從勵磁源信號供給部50輸出的勵磁源信號Vin具有勵磁信號Vout所要求的波高值H(例如20[Vp - P])，勵磁信號Vout保持該波高值H地向勵磁繞組Lr輸出。此外，在以往的勵磁電路100中，相對于勵磁繞組Lr，構(gòu)成使用了并聯(lián)諧振電容器Cp的并聯(lián)諧振部(諧振部102)，實(shí)現(xiàn)電路損耗的減少。
[0068]另一方面，在圖3(b)所示的本發(fā)明的勵磁電路I中，不使用負(fù)電源，電源電壓范圍Eppl(Epp)為“+E1?O”的范圍(18[Vp — p])。因此，從勵磁源信號供給部50輸出、并輸入諧振部2的勵磁源信號Vin的波高值Hl是比輸出所要求的波高值H小得多的值(例如，12[Vp — P]左右。)。但是，該勵磁源信號Vin在通過諧振部2后，生成具有所要求的波高值H的勵磁信號Vout。更詳細(xì)來說，該勵磁源信號Vin在通過諧振部2的串聯(lián)諧振元件2s后，成為具有超過電源電壓范圍Eppl (例如18[Vp — p])的波高值(例如H:20V[p — p])的信號(Vm)。然后,經(jīng)由I禹合電容器Ce,將波高值H的勵磁信號Vout向勵磁繞組Lr輸出。另外，在勵磁電路I的諧振部2構(gòu)成使用了并聯(lián)諧振元件2p的并聯(lián)諧振部，實(shí)現(xiàn)勵磁電路I的電路損耗的減少。此外，并聯(lián)諧振元件2p并不局限于比耦合電容器Ce靠勵磁繞組Lr一側(cè)，例如，如在圖3 (b)用虛線所示，也可以設(shè)置在電流放大電路53與串聯(lián)諧振元件2s之間(與參照圖12、圖26、圖29后述的第二電路例12、第五電路例15、第六電路例16等對應(yīng)。)。
[0069]若對表示以往的勵磁電路100的特性的圖3(c)和表示本發(fā)明的勵磁電路I的特性的圖3(d)進(jìn)行比較，則在任何的情況下都生成相同波形的勵磁信號Vout，并提供給勵磁繞組Lr。換句話說，本發(fā)明的勵磁電路I能夠至少不使用負(fù)電源地，生成與使用負(fù)電源的以往的勵磁電路100相同的勵磁信號Vout，進(jìn)行輸出。因此，電路構(gòu)成被簡化，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。另外，圖3中雖沒有表現(xiàn)，但勵磁電路I的該電路中的損耗也與在以往的勵磁電路100中電源電壓被設(shè)定為最佳值的情況同樣地得到足夠的減少效果。
[0070]以下，示出具體的電路例并且對本發(fā)明的勵磁電路I的特征進(jìn)行詳述。如上所述，本發(fā)明的勵磁電路I能夠不使用正負(fù)兩電源就生成具有預(yù)先規(guī)定的波高值H的勵磁信號Vout0其中，在此，為了聚焦于發(fā)明的特征進(jìn)行說明，首先，例示具備正負(fù)兩電源(土E)簡化了的電路進(jìn)行說明(圖4?圖31)。對于更實(shí)用的電路構(gòu)成(由單電源構(gòu)成的電路構(gòu)成)，使之與簡化的電路例對應(yīng)進(jìn)行后述(圖33?圖39)。
[0071]首先，參照表示不具有諧振部2的勵磁電路200、即勵磁電路的基本電路的一個例子的圖4，對電路損耗進(jìn)行說明。在該勵磁電路200中緩沖部52以計(jì)算放大器ICl為核心構(gòu)成。該計(jì)算放大器ICl作為從R/D轉(zhuǎn)換器51輸出的勵磁源信號RDout的阻抗轉(zhuǎn)換器發(fā)揮作用，并且作為使經(jīng)由電阻器(反饋電阻R2)被反饋的勵磁信號Vout的振幅穩(wěn)定化的反饋控制器發(fā)揮作用。另外，電容器Cl是用于僅將勵磁源信號RDout的交流成分傳遞到計(jì)算放大器ICl的耦合電容器，電阻器Rl是計(jì)算放大器IC的輸入電阻。在以下說明的本發(fā)明的勵磁電路I的各電路例中，對于計(jì)算放大器IC1、R2等、緩沖部52的功能也是同樣。那么，如圖4所示，在基本電路(勵磁電路200)中，電流放大后的勵磁源信號Vin與被施加到勵磁繞組Lr的勵磁信號Vout是相同的信號。勵磁信號Vout (勵磁電壓V (t))在設(shè)振幅為“V”時以下述式(I)表示。[0072][數(shù)式1]
[0073]Vout = V (t) = V.sin (ω 0.t+ θ )...(1)
[0074]在上述式⑴中，“ω0”為勵磁角頻率，在將勵磁頻率設(shè)為“f0”的情況下以“ω0=2 31.--”表現(xiàn)。如圖5(a)所示0 ”是虛軸Im和實(shí)軸Re的正交矢量空間亦即復(fù)平面(高斯平面)中的勵磁繞組Lr的阻抗Zr的相位角。另外，如圖5(b)所示，“ Θ ”與勵磁信號Vout的電壓(勵磁電壓V (t))與電流(勵磁電流i(t))的相位差對應(yīng)。如圖4所示，勵磁繞組Lr的等效電路由電阻和線圈(電感)構(gòu)成。因此，勵磁繞組Lr的阻抗Zr具有電阻成分“R” (復(fù)平面上的實(shí)軸Re的成分“R”)和電抗成分“X” (復(fù)平面上的虛軸Im的成分“jX”)。另外，“X”在使用勵磁繞組Lr的電感“L”的情況下，以“X= ωΟ.Ι/’表示。如圖5(a)所示作為復(fù)阻抗的“Zr”的矢量與實(shí)軸Re所成的角度為相位角Θ。在此，勵磁信號Vout的一個周期Τ( = 2π/ω0)中的、電流放大電路53的一個電流放大元件(晶體管)的損耗P能夠如下述式(2)所示那樣概算。此外，在此不考慮晶體管的基礎(chǔ)電流帶來的損耗
坐寸ο
[0075][數(shù)式2]
[0076]
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，為了旋轉(zhuǎn)變壓器的勵磁繞組進(jìn)行勵磁，調(diào)整正弦波狀的勵磁源信號的振幅來生成預(yù)先規(guī)定的振幅的勵磁信號，其中， 該旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置具有: 并聯(lián)諧振電路，其具有相對于所述勵磁繞組的阻抗作為并聯(lián)諧振阻抗發(fā)揮作用的并聯(lián)諧振元件；以及 串聯(lián)諧振電路，其具有相對于所述勵磁繞組的阻抗作為串聯(lián)諧振阻抗發(fā)揮作用的串聯(lián)諧振元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中， 所述并聯(lián)諧振電路構(gòu)成為具有相對于所述勵磁繞組以并聯(lián)的方式連接的電容性元件，所述串聯(lián)諧振電路構(gòu)成為具有相對于所述勵磁繞組以串聯(lián)的方式連接的電容性元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中， 對于所述并聯(lián)諧振元件和所述勵磁繞組的并聯(lián)電路連接有所述串聯(lián)諧振元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中， 對于所述串聯(lián)諧振元件和所述勵磁繞組的串聯(lián)電路連接有所述并聯(lián)諧振元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中， 所述并聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)根據(jù)所述勵磁源信號的振幅相對于所述勵磁信號的振幅的比率而被設(shè)定， 所述串聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)被設(shè)定成將所述勵磁繞組、所述并聯(lián)諧振元件以及所述串聯(lián)諧振元件的阻抗合成而得的負(fù)載阻抗的電抗成分為零。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中， 所述串聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)根據(jù)所述勵磁源信號的振幅相對于所述勵磁信號的振幅的比率而被設(shè)定， 所述并聯(lián)諧振元件的電路常數(shù)被設(shè)定成將所述勵磁繞組、所述并聯(lián)諧振元件以及所述串聯(lián)諧振元件的阻抗合成而得的負(fù)載阻抗的電抗成分為零。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中，具有: 反饋控制器，其具有被輸入所述勵磁源信號的勵磁源信號輸入線、和將所述勵磁信號反饋到所述勵磁源信號輸入線上的反饋環(huán)路，并進(jìn)行使所述勵磁信號的振幅穩(wěn)定化的反饋控制；以及 帶通濾波器，其在比所述勵磁信號被反饋的反饋點(diǎn)靠前段，對所述勵磁源信號進(jìn)行濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁裝置，其中， 所述帶通濾波器朝向所述反饋控制器從前段側(cè)起按低通濾波器、高通濾波器的順序構(gòu)成。
【文檔編號】G01D5/20GK103998899SQ201280063708
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】中村恭士 申請人:愛信艾達(dá)株式會社