(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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とを含む構成により課題を解決している。【選択図】　図１
2004096843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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において、
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。
【請求項２】
前記補正信号回路部が、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特徴とする請求項１に記載のオシレータの制御装置。
【請求項３】
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方法において、
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
2004096843.tif 000003
【図２】
2004096843.tif 000004
【図３】
2004096843.tif 000005