JP2004096843A - Method and apparatus for controlling oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導方式の無人搬送システムに用いるオシレータの制御装置、及び制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
誘導無線方式の無人搬送システムにおいては、オシレータの出力を床に埋設した誘導線に通電し、搬送車を誘導している。オシレータは、図3に示すようにP型とN型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)素子20を用いたハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路により構成されている。この2つのMOSFET素子を、スイッチング周波数が100kHz程度のPWM(PulseWidth Modulation)方式により電力変換し、誘導線出力を得ている。
【0003】
搬送車を正確に誘導するには、誘導線出力は低歪な正弦波であることが好ましい。その為には、図3に示されるコイルとコンデンサによる共振回路を大きくしたり、2つのMOSFET素子20のスイッチング周波数を高くしたりする必要がある。
【0004】
また、オシレータの小型化やコストダウンを図るためには、MOSFET素子20のスイッチング周波数を更に高くし、300kHzから500kHzとするのが一般的である。しかし、スイッチング周波数を高くすることにより、図3に示すa−b間の誘導線出力が最大振幅付近で歪んでしまう。
【0005】
この現象は、一般にラッチアップと呼ばれ、P型及びN型MOSFET素子20のスイッチング特性(この場合、ゲートドライブ回路、及び演算回路を含む)のバラツキが原因であると考えられる。この特性のバラツキは、P型及びN型MOSFET素子20の静的及び動的特性(経時熱特性やスイッチング特性等)が相補的な関係でない状態のとき、MOSFET素子20のスイッチング動作の動作点が変位することにより生じる。
【0006】
従来、このラッチアップを無くすため、個々のオシレータごとに手動でMOSFET素子20の特性を調整することで、動作点の変位を補正していた。詳しくは、オシレータの出荷調整時に誘導線出力波形をオシロスコープ等で測定し、PWM回路内の可変抵抗を手動で変化させて特性を調整し、P型及びN型MOSFET素子20の動作点の変位を補正していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、手動でMOSFET素子20の特性を調整しても、回路的なオフセット、ドリフトや、MOSFET素子20の経時過熱等により特性は変動し、動作点が変位してしまう。つまり、P型及びN型MOSFET素子20におけるスイッチング動作の動作点は常に変位し、これらMOSFET素子20が安定して動作していなかった。よって、MOSFET素子20のスイッチング周波数を高くすることができず、オシレータの小型化やコストダウン化を図ることが困難であった。
【0008】
本発明の目的は、電磁誘導方式の無人搬送システムに用いるオシレータを構成するFET素子の特性の調整を自動で行い、FET素子を安定動作させ、オシレータの小型化やコストダウン化を図ること目的とするオシレータの制御装置、及び制御方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るオシレータ制御装置は、オシレータがハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路で構成され、前記インバータ回路に入力される直流の電源電圧を2等分する回路により設けられた電圧中点と、交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路により設けられた電圧平均点と、前記電圧中点と電圧平均点との間に接続され、前記電圧中点と電圧平均点の電圧を等しくする補正信号を形成する補正信号回路部と、前記補正信号により補正された被変調信号が入力されるPWM回路部とを含む構成により課題を解決している。
【0010】
上記の構成を採用することにより、補正された被変調信号がPWM回路に入力されるので、インバータ回路を構成するFET素子の動作の安定化を図ることができる。本発明において、FET素子が安定して動作するとは、P型及びN型MOSFET素子のスイッチング動作の動作点が、揃った状態で動作する状態のことをいう。
【0011】
更に、本発明に係るオシレータの制御装置は、上述の制御装置における補正信号回路部が、逆並列接続された2個のフォトカプラで構成されることを含む。この構成を採用することにより、電圧中点と電圧平均点の電圧差を検知することができ、さらに、主回路と制御回路とを絶縁することができる。
【0012】
更に、本発明に係るオシレータの制御方法においては、オシレータを構成するハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路に入力される直流の電源電圧を2等分する回路により設けられた電圧中点と、交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路により設けられた電圧平均点との間に接続された補正信号回路部が、前記電圧中点と電圧平均点の電圧を等しくする補正信号を形成するステップと、前記補正された被変調信号をPWM回路部に入力するステップとを含むことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係るオシレータの制御装置10を図面に基づき説明する。以下で、従来例と重複する構成要素については、同符号を付してその詳細な図示又は説明を省略する。
【0014】
図1に示すように、本実施の形態に係るオシレータの制御装置10は、オシレータがハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路で構成され、インバータ回路に入力される直流の電源電圧を2等分する回路12により設けられた電圧中点Bと、交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路14により設けられた電圧平均点Aと、電圧中点Bと電圧平均点Aとの間に接続され、電圧中点Bと電圧平均点Aの電圧を等しくする補正信号を形成する補正信号回路部16と、補正信号により補正された被変調信号が入力されるPWM回路部18とを含んで構成される。
【0015】
オシレータを構成するハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路には、P型MOSFET素子20aとN型MOSFET素子20bが用いられる。P型MOSFET素子20aのソースと、N型MOSFET素子20bのソースとの接続線に交流負荷が接続される。交流負荷は、コイルとコンデンサ、トランス(図示せず)等により構成される。
【0016】
ハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路に入力される直流電圧を2等分する回路12は、同じ抵抗値をもつ2個の抵抗素子が直列に接続されることにより構成される。2個の抵抗素子は電源電圧の間に設けられる。2個の抵抗素子を接続する接続線の中点(図1において点B)が、直流の電源電圧を2等分する電圧中点となる。
【0017】
交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路14は、同じキャパシタンス値をもつ2個のコンデンサ素子が直列に接続されることにより構成される。2個のコンデンサ素子は電源電圧の間に設けられ、2個のコンデンサ素子を接続する接続線の中点に交流負荷が接続されている。2個のコンデンサ素子を接続する接続線の中点(図1において点A)が、交流負荷の2次側の出力電圧が平均化された電圧平均点となる。
【0018】
補正信号回路部16は、電圧中点Bと電圧平均点Aとの間に接続される。この補正信号回路部16は、2個のフォトカプラ22が逆並列に接続されることで構成される。2個のフォトカプラ22が、電圧中点Bと電圧平均点Aの電圧差を用いて補正信号を形成する。2個のフォトカプラ22からの出力線が後述するPWM回路部18に接続される。
【0019】
PWM回路部18は、図2に示すように、主に、変調信号発信機18aと比較器18bにより構成される。比較器18bには、変調信号発信機18aからの変調信号と被変調信号発信機24からの被変調信号が入力される。被変調信号発信機24からの被変調信号の電位が、補正信号回路部16により形成された補正信号により補正され、この補正された被変調信号が比較器18bに入力される。比較器18bの出力がゲートドライブ回路に入力され、ゲートドライブ回路が、N型、及びP型MOSFET20を制御している。
【0020】
次に、本実施の形態の作用を説明する。P型及びN型MOSFET素子20の特性にバラツキがあると、電圧中点Bの電圧(電源電圧Vccの2分の1)と電圧平均点Aの電圧(交流負荷の2次側の出力電圧を平均化した電圧)とに差が生じる。この電圧の差を、逆並列に接続したフォトカプラ22にて読み取る。これにより、電圧中点Bの電圧と電圧平均点Aの電圧が、どちらがどれ位高いかを検知することができる。本発明の特徴とするところは、この電圧中点Bの電圧と電圧平均点Aの電圧との電圧差を検知し、その電圧差を無くすように(電圧平均点の電圧を電源電圧の2分の1にするように)補正信号を形成するところにある。
【0021】
例えば、電圧中点Bの電圧をVb、電圧平均点Aの電圧をVaとする。逆並列に接続されたフォトカプラ22にてVaとVbとを比較し、VaがVbよりも大きい場合には、P型MOSFET素子20aのONの比率(Duty)を下げる補正信号を、フォトカプラ22の出力を用いて形成する。逆に、VaがVbよりも小さい場合には、N型MOSFET素子20bのONの比率(Duty)を下げる補正信号を、フォトカプラ22の出力を用いて形成する。
【0022】
補正信号回路部16にて形成された補正信号を用いて、被変調信号発信機24からの信号の電位を補正する。この被変調信号発信機24からの信号の電位を補正することにより、P型又はN型MOSFET素子20のONの比率を下げ、それぞれのMOSFET素子20のスイッチング動作における動作点の補正を行う。これによりVaとVbが等しい電圧になる。
【0023】
よって、各MOSFET素子20が安定動作するので、高いスイッチング周波数においても、最大振幅付近で出力波形が歪むことがない。すなわち、各MOSFET素子20を高いスイッチング周波数で使用することが可能になるので、オシレータの小型化、コストダウン化を図ることができる。また、各MOSFET素子20が安定動作するので、オシレータにおける出力電圧(誘導線出力)のダイナミックレンジの幅が広がり、より安定的に搬送車を誘導することが可能になる。
【0024】
尚、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
【0025】
【発明の効果】
本発明に係るオシレータ制御装置によれば、逆並列接続されたフォトカプラを電圧中点と電圧平均点の間に配置し、フォトカプラの出力を用いて被変調信号を補正することで、MOSFET素子の動作点の変位を補正することができる。よって、MOSFET素子の経時的な温度上昇等による動作点の変位を自動で補正することが可能となる。つまり、MOSFET素子が安定動作するのでオシレータの動作に対する信頼性が向上する。
【0026】
また、フォトカプラという安価な素子を使用するだけで、主回路(交流負荷等の出力動作部)と制御回路(PWM回路等の演算部)とを絶縁することができる。よって、制御回路に不用な信号が混入せず、オシレータの信頼性が向上する。
【0027】
更に、MOSFET素子を従来よりも更に高いスイッチング周波数で使用することが可能になるので、オシレータの小型化、高効率化、コストダウン化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるオシレータの制御装置の構成図である。
【図2】本発明におけるオシレータの制御装置における制御回路部分の構成図である。
【図3】従来のオシレータの制御装置の構成図である。
【符号の説明】
10:オシレータの制御装置
12:電源電圧を2等分する回路
14:交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路
16:補正信号回路部
18:PWM回路部
18a:変調信号発信機
18b:比較器
20:MOSFET素子
20a:P型MOSFET素子
20b:N型MOSFET素子
22:フォトカプラ
24:被変調信号発信機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device and a control method for an oscillator used in an electromagnetic induction type unmanned transfer system.
[0002]
[Prior art]
In the guided wireless type unmanned transport system, the output of the oscillator is supplied to a guide wire buried in the floor to guide the transport vehicle. As shown in FIG. 3, the oscillator includes a half-bridge type DC / AC inverter circuit using P-type and N-type MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
[0003]
In order to accurately guide the carrier, it is preferable that the guide wire output is a low distortion sine wave. For that purpose, it is necessary to increase the resonance circuit including the coil and the capacitor shown in FIG. 3 and increase the switching frequency of the two
[0004]
In addition, in order to reduce the size and cost of the oscillator, it is general to further increase the switching frequency of the
[0005]
This phenomenon is generally called latch-up, and is considered to be caused by a variation in switching characteristics of the P-type and N-type MOSFET elements 20 (in this case, including a gate drive circuit and an arithmetic circuit). When the static and dynamic characteristics (temporal thermal characteristics and switching characteristics, etc.) of the P-type and N-
[0006]
Conventionally, in order to eliminate this latch-up, the displacement of the operating point has been corrected by manually adjusting the characteristics of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the characteristics of the
[0008]
An object of the present invention is to automatically adjust the characteristics of FET elements constituting an oscillator used in an electromagnetic induction type unmanned transfer system, stably operate the FET elements, and reduce the size and cost of the oscillator. And a control method for the oscillator.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the oscillator control device according to the present invention, the oscillator includes a half-bridge type DC / AC inverter circuit, and a voltage midpoint provided by a circuit that divides a DC power supply voltage input to the inverter circuit into two equal parts, It is connected between a voltage average point provided by a circuit for averaging the output voltage on the secondary side of the load and the voltage midpoint and the voltage average point, and equalizes the voltages at the voltage midpoint and the voltage average point. The object is achieved by a configuration including a correction signal circuit unit for forming a correction signal and a PWM circuit unit to which a modulated signal corrected by the correction signal is input.
[0010]
By adopting the above configuration, the corrected modulated signal is input to the PWM circuit, so that the operation of the FET element forming the inverter circuit can be stabilized. In the present invention, that the FET element operates stably means a state in which the operating points of the switching operations of the P-type and N-type MOSFET elements operate in a uniform state.
[0011]
Furthermore, the oscillator control device according to the present invention includes that the correction signal circuit unit in the above-described control device is configured by two anti-parallel photocouplers. By employing this configuration, the voltage difference between the voltage midpoint and the voltage average point can be detected, and the main circuit and the control circuit can be isolated.
[0012]
Further, in the oscillator control method according to the present invention, a voltage midpoint provided by a circuit for bisecting a DC power supply voltage input to a half-bridge type DC / AC inverter circuit constituting the oscillator; A correction signal circuit section connected between a voltage average point provided by a circuit for averaging the output voltage on the secondary side forms a correction signal for equalizing the voltage at the voltage midpoint and the voltage at the voltage average point. And a step of inputting the corrected modulated signal to a PWM circuit section.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An
[0014]
As shown in FIG. 1, an
[0015]
A P-
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The correction
[0019]
As shown in FIG. 2, the
[0020]
Next, the operation of the present embodiment will be described. If the characteristics of the P-type and N-
[0021]
For example, assume that the voltage at the voltage middle point B is Vb, and the voltage at the voltage average point A is Va. Va and Vb are compared by the
[0022]
The potential of the signal from the modulated
[0023]
Therefore, since each
[0024]
The present invention can be practiced in various modified, modified, and modified forms based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
[0025]
【The invention's effect】
According to the oscillator control device of the present invention, the MOSFET element is arranged by disposing the anti-parallel-connected photocoupler between the midpoint of the voltage and the average point of the voltage, and correcting the modulated signal using the output of the photocoupler. Can be corrected. Therefore, it becomes possible to automatically correct the displacement of the operating point due to the temperature rise of the MOSFET element over time or the like. That is, since the MOSFET element operates stably, the reliability of the operation of the oscillator is improved.
[0026]
Further, the main circuit (output operation unit such as an AC load) and the control circuit (operation unit such as a PWM circuit) can be insulated simply by using an inexpensive element such as a photocoupler. Therefore, unnecessary signals are not mixed into the control circuit, and the reliability of the oscillator is improved.
[0027]
Further, since it becomes possible to use the MOSFET element at a higher switching frequency than before, it is possible to reduce the size, efficiency, and cost of the oscillator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an oscillator control device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a control circuit portion in the oscillator control device according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional oscillator control device.
[Explanation of symbols]
10: Oscillator control device 12: Circuit for bisecting the power supply voltage 14: Circuit for averaging the output voltage on the secondary side of the AC load 16: Correction signal circuit 18:
Claims (3)
前記オシレータがハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路で構成され、前記インバータ回路に入力される直流の電源電圧を2等分する回路により設けられた電圧中点と、
交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路により設けられた電圧平均点と、
前記電圧中点と電圧平均点との間に接続され、前記電圧中点と電圧平均点の電圧を等しくする補正信号を形成する補正信号回路部と、
前記補正信号により補正された被変調信号が入力されるPWM回路部と、
を含むオシレータの制御装置。In an oscillator control device used for an electromagnetic induction type unmanned transfer system,
A voltage midpoint provided by a circuit in which the oscillator is formed of a half-bridge type DC / AC inverter circuit and divides a DC power supply voltage input to the inverter circuit into two equal parts;
A voltage average point provided by a circuit for averaging the output voltage on the secondary side of the AC load;
A correction signal circuit unit that is connected between the voltage midpoint and the voltage average point, and forms a correction signal that equalizes the voltages at the voltage midpoint and the voltage average point,
A PWM circuit to which the modulated signal corrected by the correction signal is input;
Oscillator control device including:
前記オシレータを構成するハーフブリッジ型DC/ACインバータ回路に入力される直流の電源電圧を2等分する回路により設けられた電圧中点と、交流負荷の2次側の出力電圧を平均化する回路により設けられた電圧平均点との間に接続された補正信号回路部が、前記電圧中点と電圧平均点の電圧を等しくする補正信号を形成するステップと、
前記補正された被変調信号をPWM回路部に入力するステップと、
を含むオシレータの制御方法。In a control method of an oscillator used for an electromagnetic induction type unmanned transfer system,
A circuit for averaging a voltage midpoint provided by a circuit for bisecting a DC power supply voltage input to a half-bridge type DC / AC inverter circuit constituting the oscillator, and a secondary output voltage of an AC load. A correction signal circuit unit connected between the voltage average point provided by the step of forming a correction signal that equalizes the voltage of the voltage midpoint and the voltage average point,
Inputting the corrected modulated signal to a PWM circuit unit;
An oscillator control method including:
Priority Applications (1)
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JP2002252119A JP2004096843A (en) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | Method and apparatus for controlling oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2004096843A true JP2004096843A (en) | 2004-03-25 |
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Family Applications (1)
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