CN106575932A - 电动机控制装置、电动机控制方法以及电动机控制系统 - Google Patents

Abstract

本电动机控制装置具有多个基于来自上级装置的动作指令来对一个轴进行控制的电动机控制单元，对两个轴以上的电动机进行同步控制。各个电动机控制单元具备：控制部，其进行电动机的动作控制；指令信号生成部，其生成指令信号；PWM信号生成部，其基于指令信号生成进行脉宽调制而得到的PWM控制信号；以及逆变器，其根据PWM控制信号使开关元件进行开关动作，由此生成驱动信号。另外，各个PWM信号生成部具备：重叠信号生成部，其生成用于重叠到指令信号上的重叠信号；载波信号生成部，其生成载波信号，该载波信号为三角波；加法运算部，其将指令信号与重叠信号相加；以及比较部，其将从加法运算部输出的重叠后指令信号与载波信号进行比较来生成PWM控制信号。而且，重叠信号是按由多个电动机控制单元控制的每个轴而不同的信号。

Description

电动机控制装置、电动机控制方法以及电动机控制系统

技术领域

本发明涉及一种将用于进行PWM控制的电压施加到电动机的绕组来对多个轴进行同步控制的电动机控制装置、电动机控制方法以及电动机控制系统，特别是涉及一种具有按每个轴对逆变器的开关动作的定时进行控制的功能的电动机控制装置、电动机控制方法以及电动机控制系统。

背景技术

在FA(FACTORY AUTOMATION：工厂自动化)所使用的伺服电动机中，对电动机的位置、速度、转矩进行控制，以使电动机的位置、速度、转矩追随来自上级装置(上级控制器)的驱动指令(位置指令)。而且，作为该控制运算装置，广泛使用着利用了微型计算机的数字控制。在一般用于对电动机的转矩进行控制的PWM(PULSE WIDTH MODULATION：脉宽调制)控制方式中，通过将流经电动机的各相(U相、V相、W相)的电流近似地控制为正弦波状，能够自由地控制从电动机输出的转矩。

但是，在PWM控制方式中，通过逆变器的开关动作来控制对电动机施加的电压，因此在开关动作的瞬间产生逆变器的输出电压的大的电压变动、以安培为单位的泄漏电流。由于这些影响，在电源中瞬间流通大电流，电源自身的电位发生变动而产生传导噪声。CISPR(国际无线电干扰特别委员会)等对该噪声量做了限制，并要求降低。

另外，在开关动作的定时从电源电缆、电动机电缆、布线图案等产生高频率的放射噪声的现象也被确认，这些也被视为问题。

因此，以往提出了以下方法：通过将规定的波形的重叠信号重叠到驱动指令的信号上，来使放射噪声的频谱扩散，从而降低峰值强度(例如专利文献1)。图10是这种以往例的电力变换装置中的PWM信号生成部的结构图。在该以往的PWM信号生成部中，在U相、V相、W相各相中由重叠信号加法运算部104来将由指令信号生成部100生成的指令信号Sd与由重叠信号生成部102生成的交流的重叠信号Sm相加。然后，由比较器108将相加后的重叠后指令信号Sdm与由载波信号生成部106生成的载波信号Sc进行比较，来对PWM的占空比进行调制，由此生成PWM控制信号Pw来对逆变器110进行脉冲驱动。该以往的PWM信号生成部通过这种重叠重叠信号Sm的结构来使放射噪声的频谱扩散，从而抑制噪音。

然而，如上所述的由逆变器中的开关动作引起的噪声特别是在各相的开关动作定时容易重合的无旋转时(伺服锁定时)、低速旋转时、低转矩动作时影响大。而且，在将交流的重叠信号重叠到指令信号上的以往的方法中，存在如下问题：在伺服锁定时、低速旋转时、低转矩动作时，U相～W相的开关动作定时重合，从而无法成为产生大噪声的现象的解决对策。

在此，为了说明这种问题，首先说明在图10的结构中不将重叠信号Sm重叠到指令信号Sd的情况下的U相～W相的伺服锁定时的PWM控制信号。在伺服锁定时，以将指令信号Sd设为0、在U相～W相的相间不流通电流的方式进行控制，由此使电动机停止。在这种情况下，U相～W相的指令信号Sd都是0，并且也不重叠重叠信号Sm，因此重叠后指令信号Sdm也为0。在图11中示出这种情况下的PWM控制信号的生成的情形。在伺服锁定时，U相～W相的重叠后指令信号Sdm均为0，因此在图11中，统一记载为一个重叠后指令信号Sdm。如图11所示，可知将重叠后指令信号Sdm与载波信号Sc进行比较而生成的PWM控制信号Pw的U相～W相均成为相同的信号(占空比50％的矩形波)，U相～W相的逆变器110的开关动作定时重合。即，作为脉冲信号的PWM控制信号Pw的U相～W相的各个PWM控制信号Pw成为其脉冲的上升的定时(图11中的例如时刻tr)、以及下降的定时(例如时刻tf)一致的状态。而且，在这些定时，传导噪声、放射噪声的水平被相互增强。

接着，说明将重叠信号Sm重叠到指令信号Sd上的情况下的、伺服锁定时的U相～W相的PWM控制信号Pw。U相～W相的指令信号Sd均为0，且重叠信号Sm在U相～W相中是共通的信号，因此重叠后指令信号Sdm在任何相中都为与重叠信号Sm相同的信号。在图12中示出这种情况下的PWM控制信号的生成的情形。与图11相同，U相～W相的重叠后指令信号Sdm被统一记载为一个。将重叠后指令信号Sdm与载波信号Sc进行比较而生成的各PWM控制信号Pw被调制了占空比，作为其效果，能够使频谱分散，从而降低放射噪声的峰值强度。但是，如根据图12可明确的那样，U相～W相的开关动作的定时例如像图12中的上升的定时tr、下降定时tf那样与图11同样地在各相间重合，导致在每个该瞬间产生大的传导噪声、放射噪声。

特别是在对多个轴进行同步控制的情况下，本问题的影响变得更大。这是因为，一般来说，在同步控制时使全部轴的载波信号Sc同步，因此全部轴的U相～W相的PWM控制信号Pw为相同的波形，全部轴的U相～W相的逆变器的开关动作定时重合而产生大噪声。

专利文献1：日本特开2011-211777号公报

发明内容

本发明所涉及的电动机控制装置具有多个电动机控制单元，所述电动机控制单元基于来自上级装置的动作指令来对一个轴进行控制，该电动机控制装置对两个轴以上的电动机进行同步控制。各个电动机控制单元具备：控制部，其进行电动机的动作控制；指令信号生成部，其基于控制部的动作控制来生成用于对电动机的动作进行指示的指令信号；PWM信号生成部，其基于指令信号来生成进行脉宽调制而得到的PWM控制信号；以及逆变器，其根据PWM控制信号使开关元件进行开关动作，由此生成对电动机进行驱动的驱动信号。各个PWM信号生成部具备：重叠信号生成部，其生成用于重叠到指令信号上的重叠信号；载波信号生成部，其生成载波信号，该载波信号为三角波；加法运算部，其将指令信号与重叠信号相加；以及比较部，其将从加法运算部输出的重叠后指令信号与载波信号进行比较来生成PWM控制信号。而且，重叠信号被构成为按由多个电动机控制单元控制的每个轴而不同的信号。

另外，本发明所涉及的电动机控制系统的结构是具备：上述本发明的电动机控制装置；上级装置，其向电动机控制装置传送动作指令；以及两个轴以上的电动机，其由电动机控制装置进行控制。

另外，本发明所涉及的电动机控制方法是电动机控制装置的电动机控制方法，该电动机控制装置具有多个电动机控制单元，利用多个电动机控制单元来对两个轴以上的电动机进行同步控制，所述电动机控制单元基于来自上级装置的动作指令来生成用于对电动机的动作进行指示的指令信号，基于指令信号生成进行脉宽调制而得到的PWM控制信号，并将根据PWM控制信号使逆变器的开关元件进行开关动作而生成的驱动电压施加到电动机，由此对一个轴进行控制。本电动机控制方法具备以下步骤：判定电动机是否为小于规定的驱动量的低驱动的状态；在判定为是低驱动的状态时，将重叠信号重叠到指令信号上，该重叠信号是在电动机控制单元间不同的信号；以及根据作为使重叠信号重叠在指令信号上而得到的信号的重叠后指令信号、以及在电动机控制单元间同步的三角波的载波信号来生成PWM控制信号。

根据本发明，在对多个轴的电动机进行同步控制时，在伺服锁定时、低速旋转时、低转矩动作时的U相～W相以几乎相同的定时进行开关动作的情况下，能够使载波信号保持同步地按每个轴来错开PWM控制信号的开关动作的定时。因此，能够避免多个轴的U相～W相同时进行开关动作时的传导噪声、放射噪声的增加。另外，如果重叠交流信号，则还能够降低由占空比调制引起的放射噪声。

附图说明

图1是包含本发明的实施方式中的电动机控制装置的电动机控制系统的结构图。

图2是在该电动机控制装置中按每个轴来重叠仅频率不同的交流信号的情况下的波形图。

图3是在该电动机控制装置中按每个轴来重叠仅相位不同的交流信号的情况下的波形图。

图4是在该电动机控制装置中按每个轴来重叠仅振幅不同的交流信号的情况下的波形图。

图5是在该电动机控制装置中按每个轴来重叠仅直流电位不同的交流信号的情况下的波形图。

图6是在该电动机控制装置中按每个轴来重叠不同的直流信号的情况下的波形图。

图7是表示本发明的实施方式中的电动机驱动方法的过程的一个例子的流程图。

图8是在该电动机控制装置中使重叠信号在载波信号的波峰、波谷处不交叉的结构的说明图。

图9是在该电动机控制装置中使重叠信号在载波信号的波峰、波谷处不交叉时的重叠波形图。

图10是以往例的PWM信号生成部的结构图。

图11是在以往例中不重叠重叠信号的情况下的PWM控制信号的波形图。

图12是在以往例中重叠重叠信号的情况下的PWM控制信号的波形图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，并非通过该实施方式来限定本发明。

另外，下面设想伺服锁定时来作为噪声最严重的状态。

(实施方式)

图1是包含本发明的实施方式中的电动机控制装置的电动机控制系统的结构图。在图1中，作为这种系统的一个例子，示出了包含对多个电动机21进行控制的电动机控制装置30的多轴电动机控制的电动机控制系统50的结构。另外，作为多个轴，在图1中示出了具备作为两个轴的两个电动机21的一个例子。而且，为了通过指令等对电动机控制装置30进行控制，本电动机控制系统50还包含例如利用了个人计算机等的上级装置40。上级装置40与电动机控制装置30经由控制总线等而通信连接，来自上级装置40的指令被传送到电动机控制装置30，并且来自电动机控制装置30的信息向上级装置40传送。

接下来，为了控制两个轴的电动机21，电动机控制装置30的结构是具备针对各个电动机21的电动机控制单元(以下适当称为控制单元)31。在图1中示出了以下结构例：作为第一控制单元31的控制单元31A控制作为第一电动机21的电动机21A，作为第二控制单元31的控制单元31B控制作为第二电动机21的电动机21B。而且，从电源32共通地向各个控制单元31提供电源电压Vdc。各个控制单元31利用该电源电压使单元内的电路进行动作并且经由逆变器20来对电动机21进行驱动。另外，在本实施方式中，设为在控制单元31中包含数字处理那样的结构，定时生成部33所生成的定时信号Tm也分别提供给各个控制单元31。该定时信号Tm是用于数字处理的时钟信号、用于表示其它定时的信号。

另外，各个控制单元31具备控制部19、指令信号生成部11、PWM信号生成部10以及逆变器20。此外，在图1中，作为PWM信号生成部10，示出了控制单元31A具备PWM信号生成部10A、控制单元31B具备PWM信号生成部10B的结构例。

如图1所示，在控制单元31中，控制部19与上级装置40通信连接。从上级装置40向控制部19传送用于对位置、速度、转矩等进行指示的指令信息等。另外，控制部19向上级装置40传送控制单元31的信息等。控制部19具有这种通信功能，并且对指令信号生成部11、PWM信号生成部10等控制单元31内的各部进行控制，以使电动机进行规定的动作的方式进行例如速度、位置等的动作控制。

并且，在本实施方式中，控制部19具有判定电动机21的驱动状态的功能。即，控制部19对电动机21为伺服锁定状态或低速旋转、低转矩动作状态那样的低驱动的状态进行判定，将该判定结果作为动作判定信号Cs通知给PWM信号生成部10。

关于这种低驱动的状态的判定，更详细地说，例如只要在控制部19中还包含如下功能即可。首先，为了判定低驱动的状态，控制部19存储有预先决定的规定的驱动量。然后，控制部19判定指令驱动量是否小于规定的驱动量，在指令驱动量小于用于判定的规定的驱动量时，输出表示是低驱动的状态的动作判定信号Cs。另外，作为此时的指令驱动量，只要将接下来说明的向指令信号生成部11输出的动作指令、指令信号生成部11输出的指令信号Sd的振幅用作驱动量即可。

接下来，指令信号生成部11基于来自控制部19的对位置、速度、转矩等进行指示的动作指令来生成指令信号Sd并提供给PWM信号生成部10。更具体地说，关于该指令信号Sd，生成U相、V相、W相这3个相的信号，且为以下信号：根据电动机21所要求的旋转速度、转矩量而在各相中相互偏移120°的正弦波的波形的信号。此外，如前所述，在伺服锁定时使电动机21的旋转停止，因此此时的指令信号Sd的振幅为0。

接下来，PWM信号生成部10具备重叠信号生成部12、重叠信号加法运算部14、载波信号生成部16以及比较部18。此外，PWM信号生成部10与图10所示的结构同样，具体地说，关于重叠信号加法运算部14和比较部18，具有与U相、V相、W相这三个相相对应的结构要素。在图1中，各相是相同的结构，且伺服锁定时指令值也是相同的0的信号，因此代表性地只记载1相(例如U相)。

在PWM信号生成部10中，从控制部19向重叠信号生成部12通知表示是否为低驱动的状态的动作判定信号Cs。重叠信号生成部12生成例如交流的重叠信号Sm，根据动作判定信号Cs来将该重叠信号Sm提供给重叠信号加法运算部14。具体地说，仅在动作判定信号Cs表示低驱动的状态时，重叠信号生成部12提供所生成的重叠信号Sm，在除此以外的情况下提供设为0电平的重叠信号Sm。

另外，从指令信号生成部11向重叠信号加法运算部14提供指令信号Sd。重叠信号加法运算部14将被提供的指令信号Sd与重叠信号Sm相加来作为相加后的重叠后指令信号Sdm输出。即，在伺服锁定时等以低驱动对电动机进行驱动时，通过重叠信号加法运算部14来将重叠信号Sm重叠到指令信号Sd上，由此重叠后指令信号Sdm成为将重叠信号Sm重叠在指令信号Sd上而得到的信号。这样的重叠后指令信号Sdm被提供给比较部18。

另外，载波信号生成部16生成三角波的载波信号Sc，该三角波的载波信号Sc用于生成进行脉宽调制而得到的信号。此外，在多个轴进行同步时，为了确保同步精度，一般也事先使控制单元31间的各载波信号Sc同步。在本实施方式中，设为如下结构：从定时生成部33将共同的定时信号Tm分配给各控制单元31，各个控制单元31的载波信号生成部16利用共同的定时信号Tm来生成载波信号Sc。而且，通过这种结构，实现了控制单元31间的各载波信号Sc的同步。另外，除此以外，也可以设为如下结构：定时生成部33生成载波信号Sc，将该载波信号Sc分配给各控制单元31。即，也可以向各个控制单元31提供相同的载波信号Sc等来代替同步，只要各个载波信号Sc的相位一致即可，这是理所当然的。

这样的载波信号Sc被提供给比较部18。然后，比较部18通过将重叠后指令信号Sdm的电平与载波信号Sc的电平进行比较来生成PWM控制信号Pw，并将PWM控制信号输出到逆变器20。在此，这样生成的PWM控制信号Pw是由根据重叠后指令信号Sdm的电平调制了脉宽而得到的脉冲列构成的。此外，在图1中虽然省略了，但是在PWM控制信号Pw中除了正相的信号以外还包含设置了接通延时(on-delay)的反相的反转信号，将正反两相的两根控制线分别输出到逆变器20的上臂和下臂。

PWM信号生成部10通过以上那样的结构来基于指令信号Sd生成进行了脉宽调制而得到的PWM控制信号Pw。

在控制单元31中，由PWM信号生成部10这样生成的PWM控制信号Pw被提供给逆变器20。逆变器20接受来自PWM信号生成部10的PWM控制信号Pw，利用开关元件来根据PWM控制信号Pw对从电源32提供的电压进行开关动作，由此生成驱动电压Vd。然后，逆变器20经由U相、V相、W相的电动机线向电动机21施加该生成的驱动电压Vd。逆变器20是由IGBT(INSULATEDGATE BIPOLAR TRANSISTOR：绝缘栅双极型晶体管)等开关元件和二极管等电力元件构成的。最近，经常使用通过内置了用于对电力元件进行驱动的预驱动器电路的IPM(INTELLIGENT POWER MODULE：智能功率模块)而一体成型的模块。此外，在图1中仅记载了一对逆变器，但是实际上使用三对逆变器来以U相、V相、W相这三相对电动机进行驱动。

如以上所说明的那样，各个控制单元31基于来自上级装置40的指令来生成用于对电动机21进行驱动的驱动电压Vd，并将所生成的驱动电压Vd施加到电动机21来驱动电动机21。

另外，关于电动机21，从效率、控制性方面出发，广泛使用着在转子中配置磁体的三相无刷电动机。即，作为电动机21的具体的结构例，只要设为具备将绕组缠绕于定子芯而成的定子和具有永磁体的转子的三相的无刷电动机、并设为向各相的绕组施加驱动电压Vd的结构即可。

接着，说明本实施方式的更详细的结构。特别是，在本实施方式中，特征在于，控制单元31的重叠信号生成部12所生成的重叠信号Sm被设为在控制单元31间互不相同的信号。

即，如图1所示，在第一控制单元31A中，重叠信号加法运算部14将由重叠信号生成部12A生成的第一波形的重叠信号SmA重叠到指令信号SdA上，并将重叠后指令信号SdmA提供给比较部18。另一方面，在第二控制单元31B中，重叠信号加法运算部14将由重叠信号生成部12B生成的第二波形的重叠信号SmB重叠到指令信号SdB上，并将重叠后指令信号SdmB提供给比较部18。这样，在本实施方式中，为了获得其效果，需要使第一控制单元31A的重叠信号SmA与第二控制单元31B的重叠信号SmB为不同的信号。

此外，不同的信号是指频率、相位、振幅、直流电位中的至少某一个不同的信号。另外，当考虑控制的难易度、电路规模时，期望的是将频率、相位、振幅、直流电位中的一个进行参数化、从上级装置40经由控制部19来对其进行控制的方法，但是也可以设为能够单独地控制各个参数。另外，重叠信号Sm的频率没有特别大的限制，可以自由地设定。另外，重叠信号Sm的振幅、直流电位也可以在重叠后指令信号Sdm的振幅不超过载波信号Sc的振幅的范围内自由地设定。另外，在伺服锁定时，指令信号Sd为0电平，另一方面，来自控制部19的动作判定信号Cs表示低驱动的状态，因此重叠信号Sm为具有如上所述的规定的频率、相位、振幅、或者直流电位的非0电平的信号。而且，指令信号Sd为0电平，因此重叠信号Sm与重叠后指令信号Sdm为相同的信号。

近年来，PWM信号生成部10由DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSOR：数字信号处理器)或微型计算机的软件、或者ASIC(APPLICATION SPECIFIC INTEGRATED CIRCUIT：专用集成电路)或FPGA(FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAY：现场可编程门阵列)的逻辑电路构成的情况多。在该情况下，由于是数字处理，重叠信号Sm那样的要处理的信号的值一般在载波信号17A、17B为波峰(最大值)、波谷(最小值)时更新。即，由于对各信号进行数字处理，因此载波信号Sc也基于该采样时钟生成，另外，重叠后指令信号Sdm等要处理的信号也由配合采样时钟而采样得到的时间序列的数据构成。其结果，在载波信号Sc为波峰(最大值)和波谷(最小值)时的定时以外更新要处理的信号的值的情况下，有时PWM的开关动作的定时与更新定时重合，从而PWM控制信号Pw会发生抖振(chattering)现象。因此，只要将采样的定时设定为在载波信号Sc为波峰(最大值)、波谷(最小值)时对要处理的信号的值进行更新即可。此外，在载波信号Sc的波峰、波谷时对值进行更新的情况下，根据采样定理只能将重叠信号Sm的频率设定为载波信号Sc的频率以下。

接下来，使用上述的不同的重叠信号的波形图来举出重叠信号Sm的几个例子以说明上述实施方式的动作。

首先，图2是表示将第一控制单元31A的重叠信号SmA和第二控制单元31B的重叠信号SmB设为交流信号、并且作为上述的不同的信号而构成为仅频率互不相同的情况下的各波形的波形图。即，在图2中，示出了将伺服锁定时的第一轴的重叠信号SmA与第二轴的重叠信号SmB设为仅频率不同的交流信号的情况。如上所述，在伺服锁定时，以将指令信号Sd设为0、在U相～W相的相间不流通电流的方式进行控制，由此使电动机停止。因此，重叠后指令信号Sdm在所有相上均为与重叠信号Sm相同的信号。即，第一控制单元31A的重叠后指令信号SdmA与第二控制单元31B的重叠后指令信号SdmB成为仅频率不同的交流信号。在图2中，设重叠后指令信号SdmB是重叠后指令信号SdmA的两倍(即，重叠信号SmB是重叠信号SmA的两倍)的频率的信号。

此外，本实施方式为伺服锁定时，从而下面重叠信号SmA、SmB分别是与重叠后指令信号SdmA、SdmB相同的信号，因此不作为重叠信号SmA、SmB来进行说明，而是如图所记载的那样作为重叠后指令信号SdmA、SdmB来进行说明，其中，重叠后指令信号SdmA、SdmB是比较部18的输入信号。并且，如图2所示，在本实施方式中，第一轴的载波信号Sc与第二轴的载波信号Sc同步、即相位一致。另外，在伺服锁定时，U相～W相均为相同的波形，因此在图2中，以一个相为代表来示出控制单元31A、31B中的U相～W相的重叠后指令信号SdmA、SdmB以及PWM控制信号PwA、PwB。

在本实施方式中，通过将如图2所示的重叠后指令信号SdmA、SdmB与载波信号Sc进行比较，来生成如图2所示的由脉冲列构成的PWM控制信号PwA、PwB。在此，如图2所示，重叠信号SmA与重叠信号SmB频率不同，因此即使载波信号Sc同步，PWM控制信号PwA的上升定时tra与PWM控制信号PwB的上升定时trb也成为不同的定时。同样地，PWM控制信号PwA的下降定时tfa与PWM控制信号PwB的下降定时tfb也成为不同的定时。因此，根据本实施方式，在对多个轴进行同步控制的结构下的伺服锁定时，多个轴之间的逆变器的开关动作定时不会重合。因此，在多个轴之间不会相互增强传导噪声、放射噪声的水平，能够抑制多轴的电动机控制装置中的传导噪声、放射噪声的增大。

接下来，图3是表示在作为上述的不同的信号而第一控制单元31A的重叠信号SmA与第二控制单元31B的重叠信号SmB为仅相位不同的交流信号时包括PWM控制信号PwA、PwB的波形在内的各波形的波形图。在图3中，设重叠后指令信号SdmB为使重叠后指令信号SdmA的相位偏移180°而反转了的信号。

接下来，图4是表示在作为上述的不同的信号而第一控制单元31A的重叠信号SmA与第二控制单元31B的重叠信号SmB是仅振幅不同的交流信号时包括PWM控制信号PwA、PwB的波形在内的各波形的波形图。在图4中，设重叠后指令信号SdmB为重叠后指令信号SdmA的一半振幅的信号。

接下来，图5是表示在作为上述的不同的信号而第一控制单元31A的重叠信号SmA与第二控制单元31B的重叠信号SmB是仅直流电位不同的交流信号时包括PWM控制信号PwA、PwB的波形在内的各波形的波形图。在图5中，设重叠后指令信号SdmA与重叠后指令信号SdmB为正负反向的直流电位重叠在交流信号上而得到的信号。

接下来，图6是表示作为上述的不同的信号而第一控制单元31A的重叠信号SmA与第二控制单元31B的重叠信号SmB是不同的直流信号的情况下的包括PWM控制信号PwA、PwB的波形在内的各波形的波形图。在图6中，设重叠后指令信号SdmA与重叠后指令信号SdmB为彼此的电压不同的直流电位的信号。此外，在该结构的情况下，虽然得不到重叠交流信号时的放射噪声的峰值强度的降低效果，但是能够容易地实现该结构。即，无需设置重叠交流信号的复杂的结构，只要简单地设置加上直流电位的结构来使每个轴具有不同的直流电位的信息即可。

以上，如图3～图6所示，即使在重叠信号SmA和重叠信号SmB中使交流信号的相位、交流信号的振幅、交流信号的直流电位以及直流信号的电压中的任一个构成为互不相同，PWM控制信号PwA的上升定时tra与PWM控制信号PwB的上升定时trb也成为不同的定时。同样地，PWM控制信号PwA的下降定时tfa与PWM控制信号PwB的下降定时tfb也成为不同的定时。

如以上那样，设为图2～图6中的任意的结构均能够得到以下效果：在对多个轴进行同步控制的结构下的伺服锁定时，PWM控制信号PwA与PWM控制信号PwB的开关动作的定时错开，从而防止由于多个轴同时进行开关动作而引起的噪声的增加。

此外，在以上的说明中，举出由如上所述的各功能模块构成控制单元31的例子来进行了说明，但是例如也能够通过如上所述的DSP、微型计算机的软件来实现。即，也可以是如下结构：通过基于如程序那样的处理过程的处理来进行。在该情况下，更具体地说，只要如下即可：将图1的控制部19、指令信号生成部11以及PWM信号生成部10的功能作为程序存储在存储器等中，设为利用DSP、微型计算机来实现控制部19并执行其程序那样的结构，并且设为执行基于该程序的电动机驱动方法的结构。

图7是表示本实施方式中的电动机驱动方法的过程的一个例子的流程图。在此，举出控制部19还实现指令信号生成部11以及PWM信号生成部10的功能那样的例子来进行说明。

在图7中，当开始本电动机驱动方法的处理时，控制部19判定电动机是否为小于规定的驱动量的低驱动的状态(步骤S70)。

接着，当判定为是低驱动的状态(“是”)时，控制部19将作为与其它控制单元31不同的信号的重叠信号Sm重叠到指令信号Sd上(步骤S72)。即，如上所述，例如在控制单元31A中，将与在控制单元31B中重叠的重叠信号SmB不同的重叠信号SmA重叠到指令信号Sd上。

相反地，当判定为不是低驱动的状态(“否”)时，控制部19将零的重叠信号Sm重叠到指令信号Sd上(步骤S74)。此外，当然也可以是跳过进行重叠的步骤而进入步骤S76那样的过程等来代替重叠零的重叠信号Sm的步骤。

接着，控制部19将使重叠信号Sm重叠在指令信号Sd上而得到的重叠后指令信号Sdm与在控制单元31间同步的三角波的载波信号Sc进行比较，来生成PWM控制信号Pw(步骤S76)。生成的该PWM控制信号Pw被输出到逆变器20。

接着，控制部19判定是否结束处理，在不结束处理的情况下返回到步骤S70，在不结束处理的情况下结束处理(步骤S78)。

通过将控制单元31设为具备执行以上那样的电动机驱动方法的DSP、微型计算机的结构，也使得在对多个轴进行同步控制的结构下的伺服锁定时、多个轴之间的逆变器的开关动作定时不会重合。因此，能够抑制多个轴的电动机控制装置中的传导噪声、放射噪声的增大。此外，在本电动机控制方法中，关于更详细的结构，也可以与基于图1进行说明的结构等相同。例如，作为步骤S72中的重叠信号Sm，可以是如下信号：交流信号的频率、交流信号的相位、交流信号的振幅、交流信号的直流电位、以及直流信号的电压中的任一个在电动机控制单元31间不同。

另外，在图2～图6中，分别仅变更了频率、相位、振幅、直流电位中的一个，但是同时改变多个也能够获得相同的效果，这是不言而喻的。

另外，在设定按每个轴而不同的重叠信号Sm时，如果预先充分考虑地设定这些信号，则能够使多个轴的开关动作的定时完全地错开。即，作为重叠信号Sm，只要设为对频率、相位、振幅、直流电位进行了设定的交流信号、或者设为直流信号而得到的信号以使多个轴的开关动作定时不重合即可。

如果能够设定成多个轴的重叠后指令信号Sdm在任何定时均不会成为相同的值，则原理上多个轴不会同时进行开关动作。最简单的方法是如图5、图6所示的那样，使重叠后指令信号SdmA的直流电位与重叠后指令信号SdmB的直流电位大幅错开。根据该方法，能够使重叠后指令信号SdmA与重叠后指令信号SdmB在任何定时均不交叉。

另外，作为重叠信号Sm，也可以设为对频率、相位、振幅、直流电位进行了设定的交流信号、或者设为直流信号而得到的信号以使多个轴的开关动作定时不重合。

另外，作为设定确定了频率、相位、振幅、直流电位的交流信号以使多个轴的重叠后指令信号Sdm在任何定时都不会成为相同值的结构，可以如下述那样。即，也能够考虑使载波信号Sc与重叠后指令信号Sdm同步的方法。如已叙述的那样，在通过微型计算机来生成重叠后指令信号Sdm的情况下，对各信号进行数字处理，因此不是连续地改变值、而是在载波信号Sc的波峰、波谷的定时对值进行更新的情况多。

利用该情况，在载波信号Sc的波峰、波谷时使多个轴的重叠后指令信号Sdm不交叉。在图8中示出该例子。与图2同样，设重叠后指令信号SdmB为重叠后指令信号SdmA的两倍的频率的信号，并使重叠后指令信号SdmA与重叠后指令信号SdmB交叉的定时同载波信号Sc的波峰、波谷的位置错开。实际上，在图9中示出了由微型计算机设定的重叠后指令信号SdmA、SdmB的波形。可知重叠后指令信号SdmA与重叠后指令信号SdmB在任何定时都不会成为相同的值。

另外，作为使重叠后指令信号SdmA与重叠后指令信号SdmB不成为相同的值的其它方法，还能够考虑由上级装置40来监视重叠的值、在多个轴中重叠后指令信号Sdm成为相同的值的情况下将值少量地错开等方法。

此外，如前面已叙述的那样，在所述实施方式中设想伺服锁定时来进行了说明，但是本发明不限于伺服锁定时。在低速旋转时、低转矩动作时U相～W相几乎在相同的定时下进行开关动作时也能够应用。

另外，在上述实施方式中，说明了由重叠信号生成部12产生的重叠信号Sm(重叠后指令信号Sdm)的波形为正弦波的情况，但是不限于此，也可以是三角波、矩形波、锯齿状波。即使通过这种方式，如果是按每个轴而不同的信号，则也能够产生将开关动作的定时错开的效果。

另外，在上述实施方式中，说明了两个轴的同步控制，但是在三个轴以上的同步控制中也能够应用同样的考虑方法。

另外，在上述实施方式中，说明了将PWM信号生成部10应用在电动机控制装置中的情况，但是不限于此，也能够将本发明应用在其它任意的对逆变器进行PWM控制来对多个轴进行同步控制的装置中。

产业上的可利用性

根据本发明，能够没有特别的缺点地将多个轴的开关动作的定时错开来抑制噪声的增加，并且还同时获得由占空比调制引起的放射噪声的峰值强度降低效果。因此，在对多个逆变器同步地进行PWM控制的装置、尤其是存在伺服锁定这样的U轴～W轴的开关动作定时完全重合的状态的电动机控制装置中特别有用。

附图标记说明

10、10A、10B：PWM信号生成部；11、100：指令信号生成部；12、12A、12B、102：重叠信号生成部；14、104：重叠信号加法运算部；16、106：载波信号生成部；18、108：比较部；19：控制部；20、110：逆变器；21、21A、21B：电动机；30：电动机控制装置；31、31A、31B：电动机控制单元；32：电源；33：定时生成部；40：上级装置；50：电动机控制系统。

Claims (9)

1.一种电动机控制装置，具有多个电动机控制单元，利用所述多个电动机控制单元来对两个轴以上的电动机进行同步控制，所述电动机控制单元基于来自上级装置的动作指令来对一个轴进行控制，所述电动机控制装置的特征在于，

各个所述电动机控制单元具备：

控制部，其进行所述电动机的动作控制；

指令信号生成部，其基于所述控制部的动作控制来生成用于对所述电动机的动作进行指示的指令信号；

PWM信号生成部，其基于所述指令信号生成进行脉宽调制而得到的PWM控制信号；以及

逆变器，其根据所述PWM控制信号使开关元件进行开关动作，由此生成对所述电动机进行驱动的驱动电压，

各个所述PWM信号生成部具备：

重叠信号生成部，其生成用于重叠到所述指令信号上的重叠信号；

载波信号生成部，其生成载波信号，该载波信号为三角波；

加法运算部，其将所述指令信号与所述重叠信号相加；以及

比较部，其将从所述加法运算部输出的重叠后指令信号与所述载波信号进行比较，来生成所述PWM控制信号，

所述重叠信号是按由所述多个电动机控制单元控制的每个轴而不同的信号。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述重叠信号是按每个所述轴而频率不同的交流信号、按每个所述轴而相位不同的交流信号、按每个所述轴而振幅不同的交流信号、按每个所述轴而直流电位不同的交流信号、以及按每个所述轴而不同的直流信号中的至少任一个信号。

3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述重叠信号是对频率、相位、振幅、直流电位中的至少一个进行了设定以使多个轴的开关动作的定时不重合的信号。

4.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述重叠信号是对频率、相位、振幅、直流电位中的至少一个进行了设定以使多个轴的开关动作的定时在所述载波信号的特定的位置处不重合的信号。

5.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述载波信号的特定的位置是载波信号取最大值的定时、取最小值的定时、以及取最大值和最小值中的某个值的定时中的任一个定时。

6.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述控制部判定所述电动机是否为低驱动的状态，并将表示该判定的结果的动作判定信号输出到所述重叠信号生成部，

所述重叠信号生成部基于所述动作判定信号，在所述电动机为低驱动的状态时将所述重叠信号输出到所述加法运算部。

7.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

在各个所述电动机控制单元中生成的载波信号分别同步。

8.一种电动机控制系统，其特征在于，具备：

根据权利要求1～7中的任一项所述的电动机控制装置；

所述上级装置，其向所述电动机控制装置传送所述动作指令；以及

两个轴以上的所述电动机，其由所述电动机控制装置进行控制。

9.一种电动机控制装置的电动机控制方法，该电动机控制装置具有多个电动机控制单元，利用所述多个电动机控制单元来对两个轴以上的电动机进行同步控制，所述电动机控制单元基于来自上级装置的动作指令来生成用于对电动机的动作进行指示的指令信号，基于所述指令信号生成进行脉宽调制而得到的PWM控制信号，并将根据所述PWM控制信号使逆变器的开关元件进行开关动作而生成的驱动电压施加到电动机，由此对一个轴进行控制，所述电动机控制方法的特征在于，包括以下步骤：

判定所述电动机是否为小于规定的驱动量的低驱动的状态；

在判定为是所述低驱动的状态时，将重叠信号重叠到所述指令信号上，该重叠信号是在所述电动机控制单元间不同的信号；以及

根据作为使所述重叠信号重叠在所述指令信号上而得到的信号的重叠后指令信号、以及在所述电动机控制单元间同步的三角波的载波信号来生成所述PWM控制信号。