JP2000092851A

JP2000092851A - Ｐｗｍ方式回転機制御装置

Info

Publication number: JP2000092851A
Application number: JP10259969A
Authority: JP
Inventors: Eiji Oya; 英詞大矢; Yasumi Kawabata; 康己川端; Akihiko Kanamori; 彰彦金森; Makoto Shinohara; 誠篠原
Original assignee: Toshiba Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＷＭ方式回転機制御装置において、ＰＷＭ
キャリア信号の周波数を切り替えた場合に、ＰＷＭキャ
リア信号と制御信号との位相ずれや制御周期の変化が生
じる。【解決手段】ＰＷＭキャリア原信号発生部５０が内部
クロックに基づく計数値を基本キャリア信号としてその
値の各ビットを並列信号線で出力する。各キャリア信号
発生部５２〜５８と割込制御信号発生部６０とのそれぞ
れに設けられた周波数変換器６２〜７０が基本キャリア
信号のビット列の部分列を取り出し、基本キャリア信号
の２ⁿ倍の周波数の信号を生成する。その後、必要に応
じて位相シフト器７４〜８０によって位相シフトが行わ
れる。この段階の鋸波形に基づいて、対称三角波のＰＷ
Ｍキャリア信号や制御信号が生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＷＭ方式でモー
タや発電機を制御する回転機制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータや発電機といった回転機を制御す
る方法としては、ＰＷＭ制御が一般に知られている。こ
の種の制御においては、通常、三角波形を有するＰＷＭ
キャリア信号と例えばモータへのアナログ指令信号とが
比較され、これによりパルス幅が変調されたスイッチン
グ矩形信号が生成される。このＰＷＭキャリア信号は、
例えば内部クロックに基づいて回転機制御装置により生
成される。回転機制御装置は、例えばモータのサーボ制
御ループなどの処理のタイミングを定める制御割込信号
も生成する。

【０００３】図５、図６は、従来の回転機制御装置にお
けるＰＷＭキャリア信号と制御割込信号との生成に係わ
る概略のブロック図である。これらの図に示す従来例で
は、２つのモータをそれぞれ別個に制御するために２つ
のＰＷＭキャリア信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２が生成され、
それとともに制御割込信号ＩＮＴが生成される。

【０００４】まず図５に示す従来装置においては、内部
クロック発生部２にて生成された所定の高周波数のクロ
ックが、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＩＮＴの各信号生成系統
にそれぞれ対応して設けられた分周回路４，６，８に入
力される。例えば、分周比はそれぞれＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃で
あるとする。ＰＷＭ１生成系統の分周回路４の出力に
は、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１０が設けられ、カウント
値０からＮ₁までのカウントアップと、カウント値Ｎ₁か
ら０までのカウントダウンとを交互に繰り返す。これに
より、カウント値に基づいて生成される信号は、Ｍ₁Ｎ₁
クロックの期間、電圧が上昇し、次のＭ₁Ｎ₁クロックの
期間、電圧が下降する周期２Ｍ₁Ｎ₁クロックの三角波で
あるＰＷＭ１となる。

【０００５】同様に、ＰＷＭ２生成系統の分周回路６の
出力には、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１２が設けられ、カ
ウント値０からＮ₂までのカウントアップと、カウント
値Ｎ₂から０までのカウントダウンとを交互に繰り返
す。これにより、周期２Ｍ₂Ｎ₂クロックの三角波である
ＰＷＭ２が生成される。

【０００６】ＩＮＴ生成系統の分周回路８の出力には、
ＵＰカウンタ１４が設けられ、カウント値０からＮ₃ま
でのカウントアップを繰り返し、これにより鋸波形の信
号が生まれ、例えば、その零点にて制御割込信号ＩＮＴ
が生成される。

【０００７】一方、図６に示す従来装置は、上記従来装
置とＩＮＴの信号生成系統は同様であるが、ＰＷＭ１，
ＰＷＭ２の生成系統が異なる。この従来装置では、内部
クロック発生部２にて生成された所定の高周波数のクロ
ックが、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２の各信号生成系統にそれぞ
れ対応して設けられた累積カウンタ２０，２２に入力さ
れる。累積カウンタ２０，２２はそれぞれ、内部クロッ
ク毎に増分値Ｐ₁，Ｐ₂でカウントアップする。累積カウ
ンタ２０，２２の出力にそれぞれ設けられた周波数シフ
ト回路２４，２６はそれぞれカウンタ周波数を２^Q1，２
^Q2倍に変換し、またその変換後、キャリア生成回路２
８，３０が各周波数シフト回路２４，２６から出力され
る鋸波形を途中で折り返して二等辺三角形の波形のＰＷ
Ｍ１，ＰＷＭ２を生成する。

【０００８】さて、ＰＷＭキャリア信号の周波数は、通
常はＣＰＵの処理能力に合わせて最大の値に設定され
る。これはスムージングな制御が実現されるからであ
る。しかし、例えば、モータがロックしたときなどに
は、スイッチングの周波数を落として熱の発生によるエ
ネルギー損失を少なくすることが行われる。このような
場合には、ＰＷＭキャリア信号の周波数を低減してスイ
ッチング周波数を下げることが行われる。

【０００９】また、速度計測等の制御処理が制御割込信
号に同期して行われる。ここで速度制御ループは一定の
周期で起動されることが望ましい。また、モータへの指
令の計算の周期はできるだけ短い方が精度よいモータ制
御が行われるため望ましい。よって、制御割込信号の周
波数は、通常のＰＷＭキャリア信号と同様、ＣＰＵの処
理能力に合わせて最大の値に設定され、しかもこの場合
には一定の値に保たれることが望ましい。また、ＰＷＭ
キャリア信号と指令電圧の三角波比較により、パワー素
子のスイッチング制御信号を生成するが、指令電圧の更
新は、一般的にＰＷＭキャリア信号の山部もしくは谷部
で行われる。その場合、制御処理ソフトの起動から指令
電圧の計算終了までの時間と三角波比較部への指令電圧
の更新までの時間が短いほど精度のよいモータ制御が可
能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置における問
題を以下に述べる。その問題は、基本的にＰＷＭキャリ
ア信号と制御割込信号とが、互いに独立な位相関係にて
生成されることに起因して生じる。理解を容易とするた
め、まず１つのＰＷＭキャリア信号と制御割込信号とを
生成する構成に簡単な従来装置に基づいて説明する。図
７は、その簡単化された従来装置のブロック図である。
また図８は、図７に示す従来装置の問題を説明する波形
図である。分周回路４と分周回路８とは互いに独立に動
作するため、基本的に、ＰＷＭキャリア信号４０の位相
とＵＰカウンタ１４で発生される鋸波形４１の位相との
間の関係は任意であり、よって鋸波形４１の零点に同期
して発生される制御割込信号４２の位相とＰＷＭキャリ
ア信号４０との位相関係も任意となる。ここで、ＰＷＭ
キャリア信号４０の周波数の変更処理は、制御割込信号
４２をトリガとして起動されるため、両信号の位相をあ
る特定の関係に意図的に設定しない限り、ＰＷＭキャリ
ア信号４０は、その三角波の傾斜の途中のタイミングｔ
₁で周波数が切り替わることとなり、三角波形が屈曲し
周期が、切り替え前後の周期の中間値をとることとな
る。例えば、分周回路４の分周比を２倍に切り替える場
合、切り替え前の周期をτとすると、時刻ｔ₁を含む周
期は意図した周期２τではなく、τと２τの中間値をと
る。このような半端な周期が生じることにより、ＰＷＭ
キャリア信号と制御割込信号との位相がずれる。すなわ
ち、両信号の位相関係は一般に、ＰＷＭキャリア信号の
周波数切り替えを行う度に変化することとなる。

【００１１】この問題は、図７にブロック図を示すＰＷ
Ｍキャリア信号生成系統が１つのみの構成の場合には、
制御割込信号により起動されるＰＷＭキャリア信号の周
波数切り替えのタイミングがＰＷＭキャリア信号の谷
（すなわち、一の傾斜と次の傾斜との接続タイミング）
に一致するように、両信号の位相関係を調整することに
より解決される。しかし、それは面倒であるという問題
があった。また、この解決方法は、複数のモータを制御
する場合のように、互いに独立な複数のＰＷＭキャリア
信号を生成する場合には適用することができない。つま
り、ＰＷＭキャリア信号同士の位相がずれている場合に
は、制御割込信号との間の上述した特定の関係を全ての
ＰＷＭキャリア信号が満たすように調整することは不可
能である。

【００１２】この問題に対しては、キャリア周波数が変
更しない場合には、図９に示すように、ＰＷＭキャリア
信号４３が谷となったことを検知し、それに基づいて自
身の周波数切り替えを行うとともに、制御割り込み信号
４４を発生する方法を思いつく。この場合、ＰＷＭキャ
リア信号４３の周波数を切り替えると、制御割り込み信
号４４の周期も変化してしまい、従来技術の説明にて上
述した制御ループの周期を一定に保ちたいという要請が
満たされなくなるという問題があった。

【００１３】これに対応して図１０に示すように、ＰＷ
Ｍキャリア信号４５の周波数を低くしている間は、制御
割込信号生成系統を起動して制御割込信号の周波数は変
化させないようにするという案もある。しかし、この場
合は、制御割込信号生成系統をソフトウェアで起動する
ため、その制御割込信号生成系統で鋸波形４６が開始さ
れるまでのソフトウェア処理時間分のディレイ時間ｄに
より、切り替え時に割込制御信号４７の周期が変化する
という問題があった。

【００１４】上述の問題は、ＰＷＭキャリア信号生成系
統と制御割込信号生成系統との位相が独立であることに
起因するものであり、ＰＷＭキャリア信号生成系統とし
て上述した累積カウンタ及び周波数シフト回路を用いた
従来構成においても同様の問題が発生する。

【００１５】本発明は、上記問題点を解決し、ＰＷＭキ
ャリア信号生成系統においてキャリア周波数を切り替え
た場合、特に複数軸のモータ制御等のＰＷＭキャリア信
号生成系統が複数の場合に、制御信号の制御周期及び各
ＰＷＭキャリア信号との位相関係がそれぞれ一定に維持
されるＰＷＭ方式回転機制御装置を提供することを目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＰＷＭ方式
回転機制御装置は、所定ビット数での累積カウントを基
準周波数で繰り返し、カウント値を表すビット列をビッ
ト毎に並列出力するＰＷＭキャリア原信号発生部と、前
記ビット列からキャリア用ビット部分列を取り出し、当
該キャリア用ビット部分列により表され前記基準周波数
の２ⁿ倍（ｎは０以上の整数）の周波数で繰り返される
カウント値を生成する周波数変換手段を有し当該カウン
ト値に基づいて前記ＰＷＭキャリア信号を生成するキャ
リア信号発生部と、前記ビット列から割込用ビット部分
列を取り出し、当該割込用ビット部分列により表され前
記基準周波数の２^m倍（ｍは０以上の整数）の周波数で
繰り返されるカウント値を生成する周波数変換手段を有
し当該カウント値に基づいて前記制御割込信号を生成す
る割込信号発生部とを有することを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、ＰＷＭキャリア原信号発
生部は一定周期の例えばクロック毎に、増分値Ｐにより
累積カウントを行い、そのカウント値を２進数で表現
し、その２進数をその各ビットに対応した信号線のグル
ープによって並列に出力する。キャリア信号発生部は、
その２進数のある桁範囲のビットをキャリア用ビット部
分列として取り出す。キャリア用ビット部分列により表
されるカウント値の増加する速度は、その部分列を取り
出す位置に依存する。またそのカウント値のリセットさ
れる周期はさらに部分列の桁数にも依存する。つまり周
波数は、そのキャリア用ビット部分列が元のビット列中
で占めるビット列範囲に応じて定まり、一般に元のカウ
ント値の周波数である基準周波数の２ⁿ倍となる。ここ
でｎは０以上の整数であり、キャリア用ビット部分列に
より表されるカウント値の周波数は基準周波数と等しい
か、２倍、４倍、…といった値に周波数シフトされる。
キャリア用部分列により表されるカウント値は一周期間
は単調に増加し、周期毎にリセットされる。すなわち、
当該カウント値は、鋸波形の変化を示す。これに基づい
てＰＷＭキャリア信号が生成される。例えば、二等辺三
角形の波形を有するＰＷＭキャリア信号は、カウント値
が表す鋸波形を中間点で折り返すことにより得ることが
できる。なお、キャリア信号発生部を複数設けて、別個
の周波数のＰＷＭキャリア信号を生成するように構成す
ることができる。また割込信号発生部における割込用ビ
ット部分列により表されるカウント値の周波数も、キャ
リア用ビット発生部と同様、基準周波数と等しい値か、
２倍、４倍、…といった値を取りうる。また割込信号発
生部で用いる割込用ビット部分列により表されるカウン
ト値も鋸波形の変化を示し、それが所定の値、例えば０
となるタイミング毎に割込信号発生部は制御割込信号を
発生するように構成される。さて、キャリア用ビット部
分列と、割込用ビット部分列とは、元のビット列の互い
に異なる桁範囲から取り出すことができ、同一の桁範囲
から取り出すこともできる。すなわち、それらに基づい
てそれぞれ生成されるＰＷＭキャリア信号と制御割込信
号とは互いに異なる周期を有するようにも、同一の周期
を有するようにも構成できる。一方、周期が互いに異な
るか同一であるかに関係なく、元のビット列がリセッ
ト、つまり全てのビットが０となる場合には、キャリア
用ビット部分列と割込用ビット部分列との双方も全ての
桁が０となりリセットされる。これは、複数のキャリア
信号発生部を有し、それらからそれぞれ異なる周波数の
ＰＷＭキャリア信号が生成される場合も同様であり、元
のビット列がリセット状態となるときには、全てのキャ
リア用ビット部分列も同時にリセット状態となる。この
ことから明らかなように、本発明によれば、単一の又は
複数のＰＷＭキャリア信号及び制御割込信号の位相は自
ずから一致する。

【００１８】本発明に係るＰＷＭ方式回転機制御装置に
おいては、前記キャリア信号発生部が、前記ビット列中
での前記キャリア用ビット部分列とされるビット列範囲
をシフトさせて前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を変化
させる周波数切替手段を有することを特徴とする。

【００１９】本発明によれば、キャリア信号発生部は、
それが生成するＰＷＭキャリア信号の周波数を切り替え
ることができる。例えば、キャリア用ビット部分列とし
て取り出されるビット列中における桁範囲をＭＳＢ（最
上位ビット）側にｋ桁ずらすことにより、キャリア用ビ
ット部分列の周期は２^k倍となる。例えば、切替動作
は、ＰＷＭキャリア信号の三角波形の上りの傾斜と下り
の傾斜との接続点で行うことができる。

【００２０】本発明に係るＰＷＭ方式回転機制御装置に
おいては、前記キャリア信号発生部が、その周波数変換
手段の出力信号に対し位相シフトを行う位相シフト手段
を有することを特徴とする。

【００２１】ＰＷＭキャリア信号の周波数切替動作を、
ＰＷＭキャリア原信号の零点、もしくは、現状のキャリ
ア用ビット部分列と切り替えようとしてるキャリア用ビ
ット部分列のうち周期が長い部分列のビットが全て０と
なる点において行うことにより、ＰＷＭキャリア信号の
不連続な切り替えによる波形の乱れを回避することがで
きる。また、位相シフトを行っている場合にも、上記切
り替え時刻において、周波数切替動作を行うことによ
り、ＰＷＭキャリア信号の不連続な波形が出力されるこ
とはない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、
本発明に係るモータ制御装置におけるＰＷＭキャリア信
号と制御割込信号との生成に係わる部分の概略のブロッ
ク図である。本装置は、４つのモータをそれぞれ別個に
制御することができるモータ４軸制御用の装置であり、
４つのＰＷＭキャリア信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ
３，ＰＷＭ４が生成され、それとともに制御割込信号Ｉ
ＮＴが生成される。

【００２３】ＰＷＭキャリア原信号発生部５０は、例え
ば３２ビットの累積カウンタを有し、内部クロック毎
に、増分値Ｐにより累積カウンタを行う。この累積カウ
ンタの値の各ビットの値はパラレルに出力される。これ
ら各ビット信号の集合が基本キャリア信号である。基本
キャリア信号は、それぞれＰＷＭキャリア信号を発生す
る４つのキャリア信号発生部５２，５４，５６，５８と
割込制御信号発生部６０とにそれぞれ入力される。

【００２４】各キャリア信号発生部５２〜５８及び割込
制御信号発生部６０にそれぞれ設けられた周波数変換器
６２，６４，６６，６８，７０は、基本キャリア信号を
構成するビット列のうち上位何ビット目からのビット列
を取り込むかを選択するデータセレクタである。このよ
うにして各キャリア信号発生部、割込制御信号発生部に
取り込まれるビット列は元のビット列の部分列（元のビ
ット列と一致する場合も含む）であり、各キャリア信号
発生部、割込制御信号発生部に取り込まれる部分ビット
列をここではそれぞれキャリア用ビット部分列、割込用
ビット部分列と称する。

【００２５】例えば、これらビット部分列が、基本キャ
リア信号であるビット列の最上位ビットからのものであ
るならば、そのビット部分列により表されるカウント値
の繰り返し周波数は、基本キャリア信号の周波数（基準
周波数）と同一の周波数である。つまり、周期の基準点
を例えばビット列を構成するビットが全てリセットされ
た、すなわち各ビットの値が“０”であるタイミングと
定めると、ビット部分列がリセットされるのは、基本キ
ャリア信号の１周期に１回だけである。

【００２６】また、例えば、ビット部分列が、基本キャ
リア信号であるビット列の第２ビットからのものである
ならば、そのビット部分列により表されるカウント値の
繰り返し周波数は、基準周波数の２倍である。これは、
ビット部分列のリセットが、基本キャリア信号の最上位
ビットが“１”の場合と、“０”の場合とでそれぞれ起
こることから理解されよう。このように一般に、ビット
部分列が基本キャリア信号であるビット列の第（ｎ＋
１）ビットからのものである場合、そのビット部分列に
より表されるカウント値の繰り返し周波数は、基準周波
数の２ⁿ倍となる。

【００２７】各周波数変換器６２〜７０には、周波数切
替機能を設けることができる。この周波数切替機能は、
ビット部分列の先頭ビットを基本キャリア信号の第何ビ
ットに取るかを変更する、すなわち、元のビット列中で
のビット部分列の位置をシフトさせることにより実現さ
れる。そのためには、周波数変換器を構成するデータセ
レクタを、選択ビットをダイナミックに変更できるよう
に構成すればよく、その場合、データセレクタが周波数
切替手段として機能する。

【００２８】各キャリア信号発生部の周波数切り替え
は、ＰＷＭキャリア原信号発生部５０のカウンタがキャ
リーを出すタイミングに同期して行われる。すなわち、
基本キャリア信号の値が零となるタイミングで周波数切
り替えを指示する切替制御信号が、切り替えが行われる
周波数変換器に入力される。本装置では、基本キャリア
信号と各周波数変換器のカウント値とは同期しており、
この基本キャリア信号が零点を取るタイミングでは、必
ず各周波数変換器のカウント値も零である。そしてその
状態でビット部分列を変更してもカウント値は零であ
り、カウント値の連続性が確保される。また、各キャリ
ア信号発生部において、現状のキャリア用ビット部分列
と切り替えようとしているキャリア用ビット部分列のう
ち周期が長い部分列のビットが全て０になるタイミング
において周波数切替動作を行っても同様にカウント値の
連続性が確保される。これ以外のタイミングでは、ビッ
ト部分列をずらすとカウント値が不連続に変化するとい
う不都合が生じる。

【００２９】なお、例えば起動初期などは、ＰＷＭキャ
リア原信号発生部５０のカウンタのキャリーの発生タイ
ミングではなく、随時切り替えられた方が便利なことも
ある。そのため、本装置には随時切替モードが設けられ
るとともに、その際の不連続の悪影響を避けるために、
その間の制御を無効とする配慮がなされている。

【００３０】さて、上述したように各周波数変換器６２
〜７０におけるビット部分列に対応するカウント値の位
相は互いに一致している。すなわち、基本キャリア信号
のカウント値が零となるタイミングでは、全ての周波数
変換器におけるビット部分列に基づくカウント値が零と
なる。しかし、制御対象の複数のモータを所定の位相差
で制御したい場合もある。具体的には、多軸制御を行う
場合、１つのＣＰＵでは同時に各軸を制御できないの
で、異なる軸の制御の位相を互いにずらすことが行われ
る。

【００３１】また、一つのＰＷＭキャリア信号に同期し
て行われる制御処理にて指令値が生成されたタイミング
に、他のＰＷＭキャリア信号を同期させたいという場合
もある。

【００３２】そのような位相差の調整を行うために、キ
ャリア信号発生部５４〜５８は各周波数変換器の出力に
それぞれ接続される位相シフト器７４，７６，７８を有
している。ちなみに、ここで設けられる位相シフト器
は、各ＰＷＭキャリア信号間の相対的な位相差を調整す
る目的のものであり、そのため基準とされるキャリア信
号発生部５２には位相シフト器は設けられていない。ま
た割込制御信号発生部６０の位相シフト器８０は、生成
される制御割込信号の用途に応じてその位相ずれを調整
するものである。

【００３３】位相シフト器を周波数変換器の前にではな
く、後ろに配置するということは重要である。前に配置
すると、基本キャリア信号が零となったタイミングで、
周波数変換器のカウンタの値が零となることが保証され
ない。そのため、ＰＷＭキャリア原信号発生部５０のカ
ウンタが出すキャリーに同期して、周波数切り替えを行
っても周波数変換器のカウンタの値が不連続に変化し、
それに基づいて生成されるＰＷＭキャリア信号の波形に
乱れを生じうるという不都合がある。これに対して、位
相シフト器を周波数変換器の後ろに配置することは、そ
のような不都合が生じない。

【００３４】また、本装置によれば、例えば複数軸を１
ＣＰＵで制御する場合において、各軸に対応するＰＷＭ
キャリア信号の位相を互いにシフトさせることにより、
それに同期して行われる電流値や角度データのサンプリ
ング、そのサンプリング値に基づく計算処理、そしてそ
の結果に応じた電圧指令といった一連の処理を各軸毎に
別々のタイミングで行うことができる。つまり、複数軸
に対して上記一連の処理を一度に行おうとすると、軸間
でＰＷＭキャリア信号に対する処理の位相ずれに相違が
生じてしまい、いずれかの軸に対する処理の時間遅れが
大きくなる。これはそれら一連の処理により行おうとす
る制御の精度を劣化、すなわち制御性の低下という問題
を生じる。本発明は、従来技術とは異なり各ＰＷＭキャ
リア信号間での位相差が周波数の切り替えによって変動
せず常にＰＷＭキャリア信号間での同期が確保され、し
かも、ＰＷＭキャリア信号間で位相シフトを設定して複
数軸の上記一連の処理を割り振ることができることによ
り、各軸を高い制御性でかつ同期を保ちながら行うこと
ができる。

【００３５】図に示す例では、割込制御信号発生部は一
系統しか設けていないが、周期や位相関係が異なる複数
の制御割込信号が必要な場合は、周波数変換器割込制御
信号発生部を複数系統設ければよい。

【００３６】なお、ＰＷＭキャリア原信号発生部５０で
は、カウント値が零から上限までインクリメントされ、
上限に達するとリセットされ、再びカウントのインクリ
メントが開始される。これに対応して、基本キャリア信
号の波形は鋸波形となる。そして、この基本キャリア信
号の周波数の変換及び位相シフトを行った信号も鋸波形
である。キャリア信号発生部５２〜５８はそれぞれ、こ
の鋸波形を対称三角波のＰＷＭキャリア信号に変換する
ため、周波数変換及び位相シフトの後にキャリア波形生
成回路８２，８４，８６，８８を備えている。

【００３７】同様に、割込制御信号発生部６０における
位相シフト器８０の出力信号も鋸波形であり、割込信号
生成回路９０は、例えば鋸波形の信号が零点にリセット
されるタイミングに同期して割込信号パルスを生成す
る。

【００３８】図２、図３は、それぞれ本装置における各
部での信号波形の一例を示すタイミング図である。基本
キャリア信号の周期Ｔ₀＝τとする。ここでは、周波数
変換器６２の周波数変換倍率は１倍（すなわち、キャリ
ア用ビット部分列は基本キャリア信号の最上位ビットか
ら始まる）であり、その周期Ｔ₁はτに等しい。周波数
変換器６４〜６８の倍率は２倍（すなわち、キャリア用
ビット部分列は基本キャリア信号の第２ビットから始ま
る）であり、それらの周期Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄はＴ₂＝Ｔ₃＝
Ｔ₄＝τ／２となる。また周波数変換器７０の倍率は４
倍（すなわち、キャリア用ビット部分列は基本キャリア
信号の第３ビットから始まる）であり、その周期Ｔ₅は
Ｔ₅＝τ／４となる。

【００３９】また、位相シフト器７４、７８は、それぞ
れ位相を１８０°（時間量で表すとＴ₂／２、Ｔ₄／２、
すなわちそれぞれτ／４）だけ遅延させ、位相シフト器
７６は位相シフトを０°に調整され、位相シフト器８０
は、位相を１８０°（時間量で表すとＴ₅／２、すなわ
ちτ／８）だけ遅延させるように調整されているものと
する。

【００４０】これらの条件の下で、図２（ａ）は、基本
キャリア信号の波形を表しており、同図（ｂ）は、キャ
リア信号発生部５２の周波数変換器６２の出力波形、同
図（ｃ）〜（ｅ）は、それぞれキャリア信号発生部５４
〜５８の位相シフト器の出力波形、同図（ｆ）は、割込
制御信号発生部６０の位相シフト器８０の出力波形を表
している。

【００４１】また、図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれキ
ャリア信号発生部５２〜５８のキャリア波形生成回路か
ら出力されるＰＷＭキャリア信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，
ＰＷＭ３，ＰＷＭ４の波形を表しており、同図（ｅ）
は、割込制御信号発生部６０の割込信号生成回路９０か
ら出力される制御割込信号ＩＮＴを表している。本装置
によれば、ＰＷＭキャリア信号と制御割込信号とは本来
的に同期を保ちながら、しかも、互いに別系統で生成さ
れるため、ＰＷＭキャリア信号の周波数を切り替えて
も、それによって制御割込信号の周期や位相が変化する
ことはない。

【００４２】つまり、制御割込信号の周期は、常に一定
に保たれ、その周期は必要に応じて短く設定することが
できる。制御処理の周期が一定に保たれることにより、
速度計測のループの間隔が一定に保たれ、速度計測処理
が容易となる。また、制御割込信号の周期をＰＷＭキャ
リア信号とは無関係に必要なだけ細かく定めることがで
きるので、制御のための指令の計算の周期を細かく設定
でき、精度よい制御が可能である。

【００４３】図４は、本装置で用いられるＰＷＭキャリ
ア原信号発生部５０と周波数変換器の構成の模式図であ
る。ＰＷＭキャリア原信号発生部５０は、例えば３２Ｍ
Ｈｚの内部クロック毎に、レジスタ１００に設定された
データＲＡＴＥを累積加算する。すなわち、ある時刻に
おけるラッチ１０２の出力Ｑとレジスタ１００から読み
出されたＲＡＴＥとが加算器１０４によって加算され、
次のクロックがラッチのクロック端子ＣＫに印加される
と、データ端子Ｄに与えられている加算器１０４の出力
がラッチ１０２に取り込まれる。このようにして、ＰＷ
Ｍキャリア原信号発生部５０のカウンタの値は、クロッ
ク毎にＲＡＴＥだけ増えていく。ＰＷＭキャリア原信号
発生部５０は３２ビットのデータを取り扱えるように構
成されており、ラッチ１０２の出力Ｑも３２ビットのパ
ラレル出力である。周波数変換器６２〜７０はこの３２
ビットのビット列を、シフト回路１０６によって周波数
の変換倍率に応じた桁数だけ左シフト（すなわち上位ビ
ット側へシフト）し、その上位１６ビットをビット部分
列として取り出す。ここではシフト回路１０６は、０〜
８桁の範囲で左シフト量を設定される。例えば、１桁だ
け左シフトを行った後、上位１６ビットを取り出す操作
は、ＰＷＭキャリア原信号発生部５０から出力される基
本キャリア信号である元のビット列の上位第２ビット〜
第１７ビットをビット部分列として取り出すことであ
り、周波数は２倍に変換される。

【００４４】例えば、ＲＡＴＥ＝４１９４３に設定する
と、基本キャリア信号の周波数は３．１２５×１０²Ｈ
ｚとなり、周波数変換器にて２桁左シフトすることによ
り４倍の周波数である１．２５ｋＨｚが得られ、５桁左
シフトすることにより３２倍の周波数である１０ｋＨｚ
が得られる。

【００４５】なお、基本キャリア周波数をｆとすると、
上述のようにビット部分列のシフトにより、ＰＷＭキャ
リア信号や制御割込信号の周波数をｆの１倍、２倍、４
倍、…と大きく変えることができる。一方、ＲＡＴＥの
値を加減することによって、ｆの値を小さな幅で変化さ
せることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるモータ制御装置にお
けるＰＷＭキャリア信号と制御割込信号との生成に係わ
る部分の概略のブロック図である。

【図２】本装置における周波数変換器又は位相シフト
器の出力信号波形の一例を示すタイミング図である。

【図３】本装置におけるＰＷＭキャリア信号又は制御
割込信号の一例を示すタイミング図である。

【図４】本装置で用いられるＰＷＭキャリア原信号発
生部と周波数変換器の構成の模式図である。

【図５】従来の２軸制御の回転機制御装置におけるＰ
ＷＭキャリア信号と制御割込信号との生成に係わる概略
のブロック図である。

【図６】従来の２軸制御の回転機制御装置におけるＰ
ＷＭキャリア信号と制御割込信号との生成に係わる概略
の他のブロック図である。

【図７】従来の単軸制御の回転機制御装置におけるＰ
ＷＭキャリア信号と制御割込信号との生成に係わる概略
の他のブロック図である。

【図８】従来装置の問題を説明する第１の波形図であ
る。

【図９】従来装置の問題を説明する第２の波形図であ
る。

【図１０】従来装置の問題を説明する第３の波形図で
ある。

【符号の説明】

５０ＰＷＭキャリア原信号発生部、５２，５４，５
６，５８キャリア信号発生部、６０割込制御信号発
生部、６２，６４，６６，６８，７０周波数変換器、
７４，７６，７８，８０位相シフト器、８２，８４，
８６，８８キャリア波形生成回路、９０割込信号生
成回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川端康己愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者金森彰彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者篠原誠神奈川県川崎市幸区堀川町580番１号株式会社東芝半導体システム技術センター内Ｆターム(参考） 5H004 GA01 GA05 HA08 JA03 KA22 KA61 KA67 KB26 KB32 LB04 LB09 5H007 BB06 DB01 DB12 DC04 EA02 5H572 DD01 EE01 HB09 HC09 JJ03 JJ12 JJ13 KK03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＷＭキャリア信号と一定周期の制御割
込信号とを生成するＰＷＭ方式回転機制御装置におい
て、所定ビット数での累積カウントを基準周波数で繰り返
し、カウント値を表すビット列をビット毎に並列出力す
るＰＷＭキャリア原信号発生部と、前記ビット列からキャリア用ビット部分列を取り出し、
当該キャリア用ビット部分列により表され前記基準周波
数の２ⁿ倍（ｎは０以上の整数）の周波数で繰り返され
るカウント値を生成する周波数変換手段を有し、当該カ
ウント値に基づいて前記ＰＷＭキャリア信号を生成する
キャリア信号発生部と、前記ビット列から割込用ビット部分列を取り出し、当該
割込用ビット部分列により表され前記基準周波数の２^m
倍（ｍは０以上の整数）の周波数で繰り返されるカウン
ト値を生成する周波数変換手段を有し、当該カウント値
に基づいて前記制御割込信号を生成する割込信号発生部
と、を有することを特徴とするＰＷＭ方式回転機制御装置。
【請求項２】請求項１記載のＰＷＭ方式回転機制御装
置において、前記キャリア信号発生部は、前記ビット列中での前記キ
ャリア用ビット部分列とされるビット列範囲をシフトさ
せて前記ＰＷＭキャリア信号の周波数を切り替える周波
数切替手段を有することを特徴とするＰＷＭ方式回転機
制御装置。
【請求項３】請求項２記載のＰＷＭ方式回転機制御装
置において、前記キャリア信号発生部は、その周波数変換手段の出力
信号に対し位相シフトを行う位相シフト手段を有するこ
と、を特徴とするＰＷＭ方式回転機制御装置。