JP2000224877A - スイッチドリラクタンスモ―タの速度制御方法 - Google Patents
スイッチドリラクタンスモ―タの速度制御方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 瞬間応答性が小さく機械的慣性の大きい負荷
に適用し得るSRモータの速度制御方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 モータの起動後、速度が急速に変化する
過渡状態では、PWM 制御を行い、速度が一定な定常状態
では、予め設定された時間の間、インバータスイッチン
グトランジスタをスイッチングさせて、該スイッチング
トランジスタに連結されたモータの巻線に一定な電流が
流れるように制御する。
に適用し得るSRモータの速度制御方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 モータの起動後、速度が急速に変化する
過渡状態では、PWM 制御を行い、速度が一定な定常状態
では、予め設定された時間の間、インバータスイッチン
グトランジスタをスイッチングさせて、該スイッチング
トランジスタに連結されたモータの巻線に一定な電流が
流れるように制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチドリラク
タンスモータ（Switched Reluctance Motor 、以下SR
モータと称す）の速度制御方法に関するもので、詳しく
は、瞬間応答性が小さい負荷である機械的慣性の大きい
負荷に適用し得るSRモータの速度制御方法に関するもの
である。
タンスモータ（Switched Reluctance Motor 、以下SR
モータと称す）の速度制御方法に関するもので、詳しく
は、瞬間応答性が小さい負荷である機械的慣性の大きい
負荷に適用し得るSRモータの速度制御方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、SRモータの速度制御方法として
は、パルス幅変調（Pulse Width Modul ation、以下PW
M と称す）制御方式及び電流制御方式が広用されている
が、前記PWM 制御方式では、速度検出用の速度検出セン
サの出力値に対応するパルスを基準として、スイッチン
グトランジスタにパルス幅の変調された信号を印加し
て、SRモータの速度制御を行っており、前記電流制御方
式では、スイッチングトランジスタがスイッチングされ
るスイッチング区間内で電流のヒステリシスバンド（hy
steresis band）幅を設定し、モータ巻線に印加される
電流が前記ヒステリシスバンドの内部に存在するよう
に、スイッチングトランジスタをスイッチングして、モ
ータ巻線に過電流が流れる現象を防止している。
は、パルス幅変調（Pulse Width Modul ation、以下PW
M と称す）制御方式及び電流制御方式が広用されている
が、前記PWM 制御方式では、速度検出用の速度検出セン
サの出力値に対応するパルスを基準として、スイッチン
グトランジスタにパルス幅の変調された信号を印加し
て、SRモータの速度制御を行っており、前記電流制御方
式では、スイッチングトランジスタがスイッチングされ
るスイッチング区間内で電流のヒステリシスバンド（hy
steresis band）幅を設定し、モータ巻線に印加される
電流が前記ヒステリシスバンドの内部に存在するよう
に、スイッチングトランジスタをスイッチングして、モ
ータ巻線に過電流が流れる現象を防止している。
【０００３】そして、従来の3 相SRモータにおいては、
図4 に示したように、回転子10と、固定子20と、該固定
子20に巻回された巻線La、Lb、Lcと、を備えて構成され
ていた。且つ、このように構成された従来の3 相SRモー
タの速度制御回路においては、図5 に示したように、第
1 〜第6 のスイッチングトランジスタQ1〜Q6と、ダイオ
ードD1〜D6と、電源側に並列に連結された直流コンデン
サC と、を備えたインバータ21と、モータ回転子10の回
転を検出して、信号を出力する検出センサ22と、該信号
により回転子の位置を判別して検出パルス信号psを出力
する速度検出部23と、前記検出パルス信号psを受けて、
所望の速度に回転子を回転させるように複数のスイッチ
ング信号cs1 〜cs6 を前記インバータ21の第1 〜第6 の
スイッチングトランジスタQ1〜Q6の各ゲートにそれぞれ
出力する速度制御部24と、を備え、前記上位3 個のスイ
ッチングトランジスタQ1〜Q3は、各下位3 個のスイッチ
ングトランジスタQ4〜Q6及びモータ巻線La、Lb、Lcと直
列に接続されていた。
図4 に示したように、回転子10と、固定子20と、該固定
子20に巻回された巻線La、Lb、Lcと、を備えて構成され
ていた。且つ、このように構成された従来の3 相SRモー
タの速度制御回路においては、図5 に示したように、第
1 〜第6 のスイッチングトランジスタQ1〜Q6と、ダイオ
ードD1〜D6と、電源側に並列に連結された直流コンデン
サC と、を備えたインバータ21と、モータ回転子10の回
転を検出して、信号を出力する検出センサ22と、該信号
により回転子の位置を判別して検出パルス信号psを出力
する速度検出部23と、前記検出パルス信号psを受けて、
所望の速度に回転子を回転させるように複数のスイッチ
ング信号cs1 〜cs6 を前記インバータ21の第1 〜第6 の
スイッチングトランジスタQ1〜Q6の各ゲートにそれぞれ
出力する速度制御部24と、を備え、前記上位3 個のスイ
ッチングトランジスタQ1〜Q3は、各下位3 個のスイッチ
ングトランジスタQ4〜Q6及びモータ巻線La、Lb、Lcと直
列に接続されていた。
【０００４】以下、このように構成された従来3 相SRモ
ータの動作に対し、図面を用いて説明する。図6 は、従
来の3 相SRモータをPWM 方式に制御する際、第1 、第4
スイッチングトランジスタQ1、Q4のゲートにそれぞれ印
加される各スイッチング信号cs1 、cs4 及びそれらスイ
ッチング信号cs1 、cs4 によりA 相巻線Laに印加される
電流iaを示した波形図であって、図示されたように、前
記速度検出部23は、前記検出センサ22から入力された信
号により回転子10の現位置を判断し、前記回転子10が所
定角度、例えば、円周角度60°だけ回転する度毎に、検
出パルス信号ps1 、ps2 を速度制御部24にそれぞれ出力
する。
ータの動作に対し、図面を用いて説明する。図6 は、従
来の3 相SRモータをPWM 方式に制御する際、第1 、第4
スイッチングトランジスタQ1、Q4のゲートにそれぞれ印
加される各スイッチング信号cs1 、cs4 及びそれらスイ
ッチング信号cs1 、cs4 によりA 相巻線Laに印加される
電流iaを示した波形図であって、図示されたように、前
記速度検出部23は、前記検出センサ22から入力された信
号により回転子10の現位置を判断し、前記回転子10が所
定角度、例えば、円周角度60°だけ回転する度毎に、検
出パルス信号ps1 、ps2 を速度制御部24にそれぞれ出力
する。
【０００５】次いで、前記速度制御部24は、前記第1 検
出パルス信号ps1 を受けて、第4 スイッチングトランジ
スタQ4にハイレベルの第4 スイッチング信号cs4 を出力
し、第1 スイッチングトランジスタQ1にはハイレベル及
びローレベルが交互に反復されるパルス幅の変調された
第1 スイッチング信号cs1 を出力する。その後、前記第
4 スイッチング信号cs4 により第4 スイッチングトラン
ジスタQ4は、オン状態に維持され、前記第1 スイッチン
グ信号cs1 により第1 スイッチングトランジスタQ1は、
オン／オフ状態が交互に反復される。
出パルス信号ps1 を受けて、第4 スイッチングトランジ
スタQ4にハイレベルの第4 スイッチング信号cs4 を出力
し、第1 スイッチングトランジスタQ1にはハイレベル及
びローレベルが交互に反復されるパルス幅の変調された
第1 スイッチング信号cs1 を出力する。その後、前記第
4 スイッチング信号cs4 により第4 スイッチングトラン
ジスタQ4は、オン状態に維持され、前記第1 スイッチン
グ信号cs1 により第1 スイッチングトランジスタQ1は、
オン／オフ状態が交互に反復される。
【０００６】この場合、A 相巻線Laに流れる電流iaのパ
ターンは、図6 に示したように、漸進的に増大する鋸歯
波状になる。且つ、前記回転子10が継続して回転して、
第1 検出パルス信号ps1 が発生された後、円周角60°だ
け回転すると、前記速度検出部23は、第2 検出パルス信
号ps2 を速度制御部24に出力し、該前記速度制御部24
は、第1 、第４スイッチング信号cs1 、cs4 をローレベ
ルとして、第1 、第4 スイッチングトランジスタQ1、Q4
がオフされ、A 相巻線Laに流れる電流iaは減少されて
‘0 ’になる。
ターンは、図6 に示したように、漸進的に増大する鋸歯
波状になる。且つ、前記回転子10が継続して回転して、
第1 検出パルス信号ps1 が発生された後、円周角60°だ
け回転すると、前記速度検出部23は、第2 検出パルス信
号ps2 を速度制御部24に出力し、該前記速度制御部24
は、第1 、第４スイッチング信号cs1 、cs4 をローレベ
ルとして、第1 、第4 スイッチングトランジスタQ1、Q4
がオフされ、A 相巻線Laに流れる電流iaは減少されて
‘0 ’になる。
【０００７】その後、前記速度制御部24は、第2 、第5
スイッチング信号cs2 、cs5 をハイレベルに 出力し
て、B 相巻線Lbに電流が流れるようになる（図示され
ず）。この場合、前記第1 スイッチング信号cs1 のパル
スデューティを増加させて、モータの速度を増加させる
ことができる。即ち、前記第4 スイッチングトランジス
タQ4がターンオンされている間、第1 スイッチングトラ
ンジスタQ1がターンオンされる平均時間が増加されるた
め、A 相電流iaの上昇区間は延長され、下降区間は縮小
されて、モータの速度は向上される。
スイッチング信号cs2 、cs5 をハイレベルに 出力し
て、B 相巻線Lbに電流が流れるようになる（図示され
ず）。この場合、前記第1 スイッチング信号cs1 のパル
スデューティを増加させて、モータの速度を増加させる
ことができる。即ち、前記第4 スイッチングトランジス
タQ4がターンオンされている間、第1 スイッチングトラ
ンジスタQ1がターンオンされる平均時間が増加されるた
め、A 相電流iaの上昇区間は延長され、下降区間は縮小
されて、モータの速度は向上される。
【０００８】一方、負荷が増大されると、SRモータの速
度は該負荷に比例して低下し、第1検出パルス信号ps1
と第2 検出パルス信号ps2 との間隔T は長くなる。即
ち、前記間隔T は大きくなって、第4 スイッチングトラ
ンジスタQ4がターンオンされている時間が長くなり、第
1 スイッチングトランジスタQ1がスイッチングされる時
間が長くなるため、A 相電流iaは増大される。
度は該負荷に比例して低下し、第1検出パルス信号ps1
と第2 検出パルス信号ps2 との間隔T は長くなる。即
ち、前記間隔T は大きくなって、第4 スイッチングトラ
ンジスタQ4がターンオンされている時間が長くなり、第
1 スイッチングトランジスタQ1がスイッチングされる時
間が長くなるため、A 相電流iaは増大される。
【０００９】又、負荷の急激な増大に従い、モータの速
度が著しく減少すると、前記区間Tは急激に増大する
が、これは、第1 スイッチングトランジスタQ1のスイッ
チング区間T が増大することを意味し、このとき、A 相
電流iaが急激に増加されて、定格電流（rated curren
t) を超過する場合もある。従って、過電流の発生によ
りモータが破損する現象を防止するためには、システム
に流れる過電流を遮断し得る別途の電流保護回路を必要
とするが、このような電流保護回路は回路の構成が複雑
であり、システムの費用も増加するという問題点があっ
た。
度が著しく減少すると、前記区間Tは急激に増大する
が、これは、第1 スイッチングトランジスタQ1のスイッ
チング区間T が増大することを意味し、このとき、A 相
電流iaが急激に増加されて、定格電流（rated curren
t) を超過する場合もある。従って、過電流の発生によ
りモータが破損する現象を防止するためには、システム
に流れる過電流を遮断し得る別途の電流保護回路を必要
とするが、このような電流保護回路は回路の構成が複雑
であり、システムの費用も増加するという問題点があっ
た。
【００１０】このように過電流が流れる現象を防止する
ために、予め所定値の電流ヒステリシスバンド幅を設定
し、電流値が該ヒステリシスバンド幅を外れないように
電流を制御する。図7 は、従来の3 相SRモータの電流制
御を行う際、第1 及び第4 スイッチングトランジスタQ
1、Q4のゲートにそれぞれ印加されるスイッチング信号c
s1 、cs4及びそれらスイッチング信号cs1 、cs4 により
A 相巻線Laにそれぞれ印加される電流iaを示した波形図
であって、図7 に示したように、第1 検出パルス信号ps
1が発生されると、速度制御部24では、第1 及び第4 ス
イッチング信号cs1 、cs4をハイレベルに出力して、A
相電流iaを増大するが、このようなA 相電流ia値が電流
ヒステリシスバンドを超過すると、速度制御部24は、第
1 スイッチングトランジスタQ1をターンオフさせて、前
記A 相電流iaを減少させる。
ために、予め所定値の電流ヒステリシスバンド幅を設定
し、電流値が該ヒステリシスバンド幅を外れないように
電流を制御する。図7 は、従来の3 相SRモータの電流制
御を行う際、第1 及び第4 スイッチングトランジスタQ
1、Q4のゲートにそれぞれ印加されるスイッチング信号c
s1 、cs4及びそれらスイッチング信号cs1 、cs4 により
A 相巻線Laにそれぞれ印加される電流iaを示した波形図
であって、図7 に示したように、第1 検出パルス信号ps
1が発生されると、速度制御部24では、第1 及び第4 ス
イッチング信号cs1 、cs4をハイレベルに出力して、A
相電流iaを増大するが、このようなA 相電流ia値が電流
ヒステリシスバンドを超過すると、速度制御部24は、第
1 スイッチングトランジスタQ1をターンオフさせて、前
記A 相電流iaを減少させる。
【００１１】その後、前記A 相電流ia値が電流ヒステリ
シスバンド幅よりも小さくなると、前記速度制御部24
は、第1 スイッチングトランジスタQ1をターンオンさせ
るが、このような過程は第2 検出パルス信号ps2 が発生
されるまで反復して行われる。このように、A 相電流ia
が既設定されたヒステリシスバンド幅を超過しないよう
に制御して、A 相巻線Laに過電流が流れる現象を防止す
る。
シスバンド幅よりも小さくなると、前記速度制御部24
は、第1 スイッチングトランジスタQ1をターンオンさせ
るが、このような過程は第2 検出パルス信号ps2 が発生
されるまで反復して行われる。このように、A 相電流ia
が既設定されたヒステリシスバンド幅を超過しないよう
に制御して、A 相巻線Laに過電流が流れる現象を防止す
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】然るに、従来の3 相SR
モータの速度制御方法においては、スイッチングトラン
ジスタのスイッチング時に発生される騒音を防止するた
めに、約15〜20kHz の高いスイッチング周波数を利用す
るが、このような高速スイッチングを行うときには、イ
ンシュレイテッド ゲート バイポーラ トランジスタ
（以下、IGBTと称す）又はフィールド エフェクト ト
ランジスタ（以下、FET と称す）のような高価の電力ス
イッチング素子を必須とし、スイッチング損失が増大す
るという不都合な点があった。
モータの速度制御方法においては、スイッチングトラン
ジスタのスイッチング時に発生される騒音を防止するた
めに、約15〜20kHz の高いスイッチング周波数を利用す
るが、このような高速スイッチングを行うときには、イ
ンシュレイテッド ゲート バイポーラ トランジスタ
（以下、IGBTと称す）又はフィールド エフェクト ト
ランジスタ（以下、FET と称す）のような高価の電力ス
イッチング素子を必須とし、スイッチング損失が増大す
るという不都合な点があった。
【００１３】そこで、本発明の目的は、高速用電流スイ
ッチング素子を使用せず、一般の低廉なスイッチング素
子を使用してSRモータの速度を制御し得るSRモータの速
度制御方法を提供することにある。且つ、本発明の他の
目的は、SRモータが定常状態（steady state ）で動作
する際、該当スイッチング区間内で特定スイッチングト
ランジスタを、既設定された所定時間の間スイッチング
し得るSRモータの速度制御方法を提供することにある。
ッチング素子を使用せず、一般の低廉なスイッチング素
子を使用してSRモータの速度を制御し得るSRモータの速
度制御方法を提供することにある。且つ、本発明の他の
目的は、SRモータが定常状態（steady state ）で動作
する際、該当スイッチング区間内で特定スイッチングト
ランジスタを、既設定された所定時間の間スイッチング
し得るSRモータの速度制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係るSRモータの速度制御方法において
は、機械的慣性の大きい負荷を使用するSRモータの速度
制御方法であって、前記SRモータが起動された後、PWM
制御を行ってモータの速度を増加させる過程と、前記SR
モータの速度に基づいて、該SRモータが定常状態にある
かを判断する過程と、前記判断結果、SRモータが定常状
態にあるか、又は、定常状態に近接すると、予め設定さ
れた時間、インバータのスイッチングトランジスタをス
イッチングさせて、モータの負荷の変化に拘らず、巻線
に流れる電流が一定になるように制御する過程と、を順
次行うようになっている。
るため、本発明に係るSRモータの速度制御方法において
は、機械的慣性の大きい負荷を使用するSRモータの速度
制御方法であって、前記SRモータが起動された後、PWM
制御を行ってモータの速度を増加させる過程と、前記SR
モータの速度に基づいて、該SRモータが定常状態にある
かを判断する過程と、前記判断結果、SRモータが定常状
態にあるか、又は、定常状態に近接すると、予め設定さ
れた時間、インバータのスイッチングトランジスタをス
イッチングさせて、モータの負荷の変化に拘らず、巻線
に流れる電流が一定になるように制御する過程と、を順
次行うようになっている。
【００１５】この場合、前記SRモータの負荷としては、
機械的慣性の大きい負荷である瞬間応答性の小さい負荷
に限定されるが、その理由は、機械的慣性が小さい負荷
を利用すると、速度の変化が激しくなって、一定な時間
の間ターンオン状態を維持して、正確な制御を行うこと
が難しくなるためである。
機械的慣性の大きい負荷である瞬間応答性の小さい負荷
に限定されるが、その理由は、機械的慣性が小さい負荷
を利用すると、速度の変化が激しくなって、一定な時間
の間ターンオン状態を維持して、正確な制御を行うこと
が難しくなるためである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。本発明に係るSRモータの速度
制御回路においては、図5 に示したように、従来とほぼ
同様に構成されている。このように構成された本発明に
係るSRモータの速度制御方法に対し図1 を用いて説明す
ると、次のようである。
て図面を用いて説明する。本発明に係るSRモータの速度
制御回路においては、図5 に示したように、従来とほぼ
同様に構成されている。このように構成された本発明に
係るSRモータの速度制御方法に対し図1 を用いて説明す
ると、次のようである。
【００１７】先ず、初期にモータが起動された後、PWM
（パルス幅変調）の制御を行う(S101)が、このような制
御動作は、モータの速度が急激に増加される過渡状態
（transient state）の間、継続して行われる。このと
き、速度検出部23は、検出センサ22から入力される信号
を受けて検出パルス信号psを出力し、速度制御部24は、
前記検出パルス信号psに基づいてモータの速度が予め設
定された基準速度よりも大きいかを判断する(S102)。
（パルス幅変調）の制御を行う(S101)が、このような制
御動作は、モータの速度が急激に増加される過渡状態
（transient state）の間、継続して行われる。このと
き、速度検出部23は、検出センサ22から入力される信号
を受けて検出パルス信号psを出力し、速度制御部24は、
前記検出パルス信号psに基づいてモータの速度が予め設
定された基準速度よりも大きいかを判断する(S102)。
【００１８】このとき、前記基準速度値は、モータの速
度が過渡状態、又は定常状態であるかを区別するための
速度値である。次いで、前記S102段階の判断結果、モー
タが過渡状態であると判断されると、スイッチング信号
のパルスのデューティを漸進的に増加させるPWM の制御
を継続して、モータの速度を漸次増加させる。
度が過渡状態、又は定常状態であるかを区別するための
速度値である。次いで、前記S102段階の判断結果、モー
タが過渡状態であると判断されると、スイッチング信号
のパルスのデューティを漸進的に増加させるPWM の制御
を継続して、モータの速度を漸次増加させる。
【００１９】且つ、前記判断の結果、モータが定常状態
にあると判断されると、前記速度制御部24は、PWM の制
御を中止する。図2 は、本発明に係るSRモータの速度制
御パターンを示したグラフで、図示したように、第1 区
間(T1)は、初期の起動後、モータの速度が急激に増加さ
れる過度状態で、第2 区間(T2)は、過渡状態が経過した
後、モータの速度がある程度一定になる正常状態であ
る。且つ、前記定常状態T2では、速度制御部24により、
インバータの第1 〜第6 スイッチングトランジスタQ1〜
Q6のうち、上位3 個のスイッチングトランジスタQ 1 〜
Q3が、所定時間の間、順次ターンオン状態になるように
制御される(S103 、S104) 。
にあると判断されると、前記速度制御部24は、PWM の制
御を中止する。図2 は、本発明に係るSRモータの速度制
御パターンを示したグラフで、図示したように、第1 区
間(T1)は、初期の起動後、モータの速度が急激に増加さ
れる過度状態で、第2 区間(T2)は、過渡状態が経過した
後、モータの速度がある程度一定になる正常状態であ
る。且つ、前記定常状態T2では、速度制御部24により、
インバータの第1 〜第6 スイッチングトランジスタQ1〜
Q6のうち、上位3 個のスイッチングトランジスタQ 1 〜
Q3が、所定時間の間、順次ターンオン状態になるように
制御される(S103 、S104) 。
【００２０】このような制御動作は、PWM の制御が行わ
れるとき、スイッチング信号が高周波数にスイッチング
されることとは反対の概念であって、本発明では、説明
の便宜上、“ドウェル(dwell) 制御”と称して説明す
る。即ち、PWM の制御時には、図6 に示したように、区
間T ではスイッチング信号cs1 が高周波数にスイッチン
グされるが、ドウェル制御時には、スイッチング信号cs
1 が所定時間の間オン状態に維持され、前記PWM 制御時
と同様に、スイッチング信号cs4 もやはりオン状態に維
持される。
れるとき、スイッチング信号が高周波数にスイッチング
されることとは反対の概念であって、本発明では、説明
の便宜上、“ドウェル(dwell) 制御”と称して説明す
る。即ち、PWM の制御時には、図6 に示したように、区
間T ではスイッチング信号cs1 が高周波数にスイッチン
グされるが、ドウェル制御時には、スイッチング信号cs
1 が所定時間の間オン状態に維持され、前記PWM 制御時
と同様に、スイッチング信号cs4 もやはりオン状態に維
持される。
【００２１】図3(a)〜(c) は、本発明に係るSRモータの
ドウェル制御を行う際、検出パルス信号psにより、上位
3 個のスイッチングトランジスタQ1〜Q3のゲートにそれ
ぞれ印加されるスイッチング信号cs1 〜cs3 の波形図
で、残りの下位3 個のスイッチングトランジスタQ4〜Q6
は、それぞれが直列連結された上位3 個のスイッチング
トランジスタQ1〜Q3がターンオンされる区間でオン状態
を維持し、その動作は従来と同様である。
ドウェル制御を行う際、検出パルス信号psにより、上位
3 個のスイッチングトランジスタQ1〜Q3のゲートにそれ
ぞれ印加されるスイッチング信号cs1 〜cs3 の波形図
で、残りの下位3 個のスイッチングトランジスタQ4〜Q6
は、それぞれが直列連結された上位3 個のスイッチング
トランジスタQ1〜Q3がターンオンされる区間でオン状態
を維持し、その動作は従来と同様である。
【００２２】又、図3(a)に示した低速運転時のスイッチ
ング信号cs1 のパルス幅Tonaは、図3(b)に示した中速運
転時のスイッチング信号cs1 のパルス幅Tonbよりも短
く、図3(c)に示した高速運転時のスイッチング信号cs1
のパルス幅Toncは、中速運転時のスイッチング信号cs1
のパルス幅Tonbより長く、残りのスイッチング信号cs
2、cs3 も同様である。
ング信号cs1 のパルス幅Tonaは、図3(b)に示した中速運
転時のスイッチング信号cs1 のパルス幅Tonbよりも短
く、図3(c)に示した高速運転時のスイッチング信号cs1
のパルス幅Toncは、中速運転時のスイッチング信号cs1
のパルス幅Tonbより長く、残りのスイッチング信号cs
2、cs3 も同様である。
【００２３】このようなスイッチング信号のパルス幅
(Tona、Tonb、Tonc) は、時間に対する概念であって、
それらスイッチング信号のパルス幅 (Tona、Tonb、Ton
c) 、即ち、オンタイムが増加されるほど、該当モータ
の巻線La、Lb、Lcに流れる電流が増大されて、回転子1
0 が一層速く回転される。且つ、速度制御部24には、所
望の回転速度に対応するスイッチング信号のパルス幅
(Tona、Tonb、Tonc) であるスイッチング信号のオンタ
イム (Tona、Tonb、Tonc) がテーブルに貯蔵されてい
る。
(Tona、Tonb、Tonc) は、時間に対する概念であって、
それらスイッチング信号のパルス幅 (Tona、Tonb、Ton
c) 、即ち、オンタイムが増加されるほど、該当モータ
の巻線La、Lb、Lcに流れる電流が増大されて、回転子1
0 が一層速く回転される。且つ、速度制御部24には、所
望の回転速度に対応するスイッチング信号のパルス幅
(Tona、Tonb、Tonc) であるスイッチング信号のオンタ
イム (Tona、Tonb、Tonc) がテーブルに貯蔵されてい
る。
【００２４】それで、前記S102段階の判断結果、モータ
が定常状態にあると判断されると、前記速度制御部24
は、PWM 制御を中止し、検出パルス信号psによりモータ
の現在速度を判断し、該現在速度と制御しようとする速
度を考慮してスイッチング信号cs1 〜cs3 のパルス幅
(Tona、Tonb、Tonc) をそれぞれ決定し（S103）、それ
らパルス幅 (Tona、Tonb、Tonc) を有するスイッチング
信号cs1 、cs2 、cs3 を第1 〜第3 スイッチングトラン
ジスタQ1〜Q3に順次印加する(S104)。
が定常状態にあると判断されると、前記速度制御部24
は、PWM 制御を中止し、検出パルス信号psによりモータ
の現在速度を判断し、該現在速度と制御しようとする速
度を考慮してスイッチング信号cs1 〜cs3 のパルス幅
(Tona、Tonb、Tonc) をそれぞれ決定し（S103）、それ
らパルス幅 (Tona、Tonb、Tonc) を有するスイッチング
信号cs1 、cs2 、cs3 を第1 〜第3 スイッチングトラン
ジスタQ1〜Q3に順次印加する(S104)。
【００２５】この場合、前記速度制御部24は、図3(a)に
示した第1 検出パルス信号ps1 が入力されて、パルス幅
Tonaを有するスイッチング信号cs1 を出力し、パルス幅
T を有するスイッチング信号cs4 を出力する。従って、
第1 スイッチングトランジスタQ1は、オンタイムTonaの
間ターンオンされ、A 相巻線Laを経て第1 スイッチング
トランジスタQ1に直列接続される第4 スイッチングトラ
ンジスタQ4は、スイッチング信号cs4 により、T 時間の
間オン状態に維持されるため、A 相巻線Laにはオンタイ
ムTonaの間電流が流れ、オンタイムTonaが経過した後、
A 相巻線Laに流れる電流は漸次減少される。
示した第1 検出パルス信号ps1 が入力されて、パルス幅
Tonaを有するスイッチング信号cs1 を出力し、パルス幅
T を有するスイッチング信号cs4 を出力する。従って、
第1 スイッチングトランジスタQ1は、オンタイムTonaの
間ターンオンされ、A 相巻線Laを経て第1 スイッチング
トランジスタQ1に直列接続される第4 スイッチングトラ
ンジスタQ4は、スイッチング信号cs4 により、T 時間の
間オン状態に維持されるため、A 相巻線Laにはオンタイ
ムTonaの間電流が流れ、オンタイムTonaが経過した後、
A 相巻線Laに流れる電流は漸次減少される。
【００２６】このように第1 検出パルス信号ps1 が入力
されて所定時間T が経過した後、第2 検出パルス信号ps
2 が入力されると、前記速度検出部24は、パルス幅Tona
を有するスイッチング信号cs2 を出力し、T 時間のパル
ス幅を有するスイッチング信号cs5 を出力するため、B
相巻線LaにはオンタイムTonaの間電流が流れる。このよ
うな過程を繰り返して、所望のモータの速度に制御する
ことができる。
されて所定時間T が経過した後、第2 検出パルス信号ps
2 が入力されると、前記速度検出部24は、パルス幅Tona
を有するスイッチング信号cs2 を出力し、T 時間のパル
ス幅を有するスイッチング信号cs5 を出力するため、B
相巻線LaにはオンタイムTonaの間電流が流れる。このよ
うな過程を繰り返して、所望のモータの速度に制御する
ことができる。
【００２７】一方、負荷の急激な増大に従い、モータの
速度が急激に低下すると、図3(a)〜(c) に示した区間T
は増加し、スイッチング信号cs4 〜cs6 のターンオン区
間Tが長くなって下位3 個のスイッチングトランジスタQ
4〜Q6のターンオン時間が長くなる。しかし、スイッチ
ング信号cs1 〜cs3 のオンタイムTonaは、予め設定され
ているため、負荷が急激に増大されても第1 〜第3 スイ
ッチングトランジスタQ1〜Q3のオンタイムTonaは変化さ
れず、各相の巻線La、Lb、Lcにそれぞれ流れる電流量に
も変化がないため、負荷が急激に増大されてモータの速
度が急激に減少しても、モータ巻線及びスイッチング素
子に過電流は流れず、モータ巻線及びスイッチング素子
を保護することができる。
速度が急激に低下すると、図3(a)〜(c) に示した区間T
は増加し、スイッチング信号cs4 〜cs6 のターンオン区
間Tが長くなって下位3 個のスイッチングトランジスタQ
4〜Q6のターンオン時間が長くなる。しかし、スイッチ
ング信号cs1 〜cs3 のオンタイムTonaは、予め設定され
ているため、負荷が急激に増大されても第1 〜第3 スイ
ッチングトランジスタQ1〜Q3のオンタイムTonaは変化さ
れず、各相の巻線La、Lb、Lcにそれぞれ流れる電流量に
も変化がないため、負荷が急激に増大されてモータの速
度が急激に減少しても、モータ巻線及びスイッチング素
子に過電流は流れず、モータ巻線及びスイッチング素子
を保護することができる。
【００２８】このように、本発明では、スイッチング信
号のオンタイムを予め設定しているため、負荷の急激な
増大にも拘らず、恒常一定の電流がモータに供給されて
急激な負荷の増大によりモータが破損する現象を防止す
ることができる。次いで、過負荷によりモータの速度制
御が低下すると、モータに電力を印加する区間が減少し
てモータに印加される電力量が減少する。更に、速度が
低下されると、前記速度制御部24は、スイッチング信号
cs1 〜cs6 を出力せず、モータの駆動を中止する(S10
5)。この場合、過負荷の判定は、モータの仕様を考慮し
て行う。
号のオンタイムを予め設定しているため、負荷の急激な
増大にも拘らず、恒常一定の電流がモータに供給されて
急激な負荷の増大によりモータが破損する現象を防止す
ることができる。次いで、過負荷によりモータの速度制
御が低下すると、モータに電力を印加する区間が減少し
てモータに印加される電力量が減少する。更に、速度が
低下されると、前記速度制御部24は、スイッチング信号
cs1 〜cs6 を出力せず、モータの駆動を中止する(S10
5)。この場合、過負荷の判定は、モータの仕様を考慮し
て行う。
【００２９】以上説明したように、説明の便宜上、第1
検出パルス信号ps1 が出力された後、第2 検出パルス信
号ps2 が出力されるまでの区間T 内で、各スイッチング
信号cs1 〜cs3 が、所定時間Tonaの間、それぞれオンさ
れる一つのパルスからなる場合を説明したが、それらス
イッチング信号cs1 〜cs3 が何個のパルスから形成され
るか、つまり、所定時間Tonaの間、何個のパルスが出力
されるかは重要でなく、所定時間Tonaが予め設定され、
該所定時間Tonaによりパルスの出力時間が設定されると
いうことが重要である。
検出パルス信号ps1 が出力された後、第2 検出パルス信
号ps2 が出力されるまでの区間T 内で、各スイッチング
信号cs1 〜cs3 が、所定時間Tonaの間、それぞれオンさ
れる一つのパルスからなる場合を説明したが、それらス
イッチング信号cs1 〜cs3 が何個のパルスから形成され
るか、つまり、所定時間Tonaの間、何個のパルスが出力
されるかは重要でなく、所定時間Tonaが予め設定され、
該所定時間Tonaによりパルスの出力時間が設定されると
いうことが重要である。
【００３０】又、前記所定時間Tonaの間オンされるスイ
ッチングパルスの数は、モータトルクのパターンに関わ
るものであって、負荷の種類により適宜なトルクパター
ンが決定されると、該決定されたトルクパターンに従っ
てスイッチングパルスの数を決定することができる。
ッチングパルスの数は、モータトルクのパターンに関わ
るものであって、負荷の種類により適宜なトルクパター
ンが決定されると、該決定されたトルクパターンに従っ
てスイッチングパルスの数を決定することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るSRモ
ータの速度制御方法においては、モータが過渡状態であ
るときにPWM の制御を行い、定常状態であるときにはド
ウェルの制御を行って、スイッチングトランジスタのス
イッチング周波数を格段に減少させるため、高価な電力
スイッチング素子を使用せず、一般のスイッチング素子
を使用して価格を低減し、モータ巻線に印加される電流
を急激に増大せずして、別途の電流保護回路を省き得る
という効果がある。
ータの速度制御方法においては、モータが過渡状態であ
るときにPWM の制御を行い、定常状態であるときにはド
ウェルの制御を行って、スイッチングトランジスタのス
イッチング周波数を格段に減少させるため、高価な電力
スイッチング素子を使用せず、一般のスイッチング素子
を使用して価格を低減し、モータ巻線に印加される電流
を急激に増大せずして、別途の電流保護回路を省き得る
という効果がある。
【００３２】又、スイッチング周波数を低下させて、ス
イッチング損失を減らし、モータの効率を向上し得ると
いう効果がある。更に、一定な速度に長時間運転を行う
ファンのような負荷を用いて、モータの回転角を時間に
基づいて予測し得るという効果がある。
イッチング損失を減らし、モータの効率を向上し得ると
いう効果がある。更に、一定な速度に長時間運転を行う
ファンのような負荷を用いて、モータの回転角を時間に
基づいて予測し得るという効果がある。
【図１】本発明に係るSRモータの速度制御方法を示した
フローチャートである。
フローチャートである。
【図２】本発明に係るSRモータの速度制御パターンを示
したグラフである。
したグラフである。
【図３】本発明に係るSRモータのドウェル制御を行う
際、スイッチングトランジスタのゲートに印加されるス
イッチング信号を示した波形図で、(a) は、モータを低
速に駆動する場合の波形図、(b) は、中速に駆動する場
合の波形図、(c) は、高速に駆動する場合の波形図であ
る。
際、スイッチングトランジスタのゲートに印加されるス
イッチング信号を示した波形図で、(a) は、モータを低
速に駆動する場合の波形図、(b) は、中速に駆動する場
合の波形図、(c) は、高速に駆動する場合の波形図であ
る。
【図４】従来の3 相SRモータの構造を示した横断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の3 相SRモータの速度制御回路図である。
【図６】従来の3 相SRモータのPWM 電圧制御を行う際、
各素子から出力される信号及び巻線に流れる電流の波形
図である。
各素子から出力される信号及び巻線に流れる電流の波形
図である。
【図７】従来の3 相SRモータの電流制御を行う際、各素
子から出力される信号及び巻線に流れる電流の波形図で
ある。
子から出力される信号及び巻線に流れる電流の波形図で
ある。
21…インバータ 22…検出センサ 23…速度検出部 24…速度制御部 C …コンデンサ Q1〜Q6…スイッチングトランジスタ D1〜D6…ダイオード La、Lb、Lc…モータ巻線
Claims (10)
- 【請求項１】 機械的慣性の大きい負荷を使用するスイ
ッチドリラクタンスモータの速度制御方法であって、 前記スイッチドリラクタンスモータが起動された後、パ
ルス幅変調（PWM ）の制御を行ってモータの速度を増加
させる過程と、 前記スイッチドリラクタンスモータの速度に基づいて、
該スイッチドリラクタンスモータが定常状態にあるかを
判断する過程と、 前記スイッチドリラクタンスモータが定常状態にある
か、又は、定常状態に近接すると、予め設定された時
間、インバータのスイッチングトランジスタをスイッチ
ングさせて、モータの負荷の変化に拘らず、巻線に流れ
る電流を一定に制御する過程と、を順次行うことを特徴
とするスイッチドリラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項２】 前記スイッチドリラクタンスモータの現
在速度と予め設定された基準速度とを比較して、前記ス
イッチドリラクタンスモータが定常状態にあるかを判断
することを特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラ
クタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項３】 前記予め設定された時間は、前記スイッ
チドリラクタンスモータの速度により決定されることを
特徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモ
ータの速度制御方法。 - 【請求項４】 前記スイッチングトランジスタのスイッ
チング動作は、前記予め設定された時間に、一度又はそ
れ以上行われることを特徴とする請求項１に記載のスイ
ッチドリラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項５】 前記スイッチドリラクタンスモータの負
荷が過負荷状態になって、前記スイッチドリラクタンス
モータの速度が前記予め設定された速度以下になると、
前記スイッチドリラクタンスモータの駆動を中止して、
電流センサを使用することなく過負荷に対して安定性を
有するように制御する過程が更に追加されることを特徴
とする請求項１から４の何れか一つに記載のスイッチド
リラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項６】 モータの回転子の回転を検出する検出セ
ンサ (22) と、該検出センサ (22）から出力された信号
により回転子の位置を判別して、検出パルス信号 (ps)
を出力する速度検出部 (23) と、前記検出パルス信号
（ps）に基づき、複数のスイッチング信号（cs1 〜cs6
）をインバータ（21）の第1 〜第6 スイッチングトラ
ンジスタ（Q1〜Q6）の各ゲートにそれぞれ出力する速度
制御部（24）と、を使用する機械的慣性の大きい負荷を
使用するスイッチドリラクタンスモータの速度制御方法
において、 前記スイッチドリラクタンスモータが起動された後、パ
ルス幅変調（PWM ）制御を行ってモータの速度を増加さ
せる過程と、 前記スイッチドリラクタンスモータの速度に基づいて、
該スイッチドリラクタンスモータが定常状態にあるかを
判断する過程と、 前記判断結果、前記スイッチドリラクタンスモータが定
常状態にあると判断されると、前記検出パルス信号が入
力された後、前記第1 〜第6 スイッチングトランジスタ
（Q1〜Q6）中、何れか一つのスイッチングトランジスタ
にオン状態のスイッチング信号を出力し、該選択された
スイッチングトランジスタに直列連結されたスイッチン
グトランジスタには、予め設定された所定時間、オン状
態に維持させるためのスイッチング信号を出力して、前
記二つのスイッチングトランジスタに連結されたモータ
の巻線に流れる電流を一定に制御する過程と、を行うこ
とを特徴とするスイッチドリラクタンスモータの速度制
御方法。 - 【請求項７】 前記スイッチドリラクタンスモータの現
在速度と予め設定された基準速度とを比較して、前記ス
イッチドリラクタンスモータが定常状態にあるかを判断
することを特徴とする請求項６に記載のスイッチドリラ
クタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項８】 前記予め設定された時間は、前記スイッ
チドリラクタンスモータの速度により決定されることを
特徴とする請求項６に記載のスイッチドリラクタンスモ
ータの速度制御方法。 - 【請求項９】 前記選択された何れか一つのスイッチン
グトランジスタに直列に連結されたスイッチングトラン
ジスタのスイッチング動作は、予め設定された時間に、
一度又はそれ以上行われることを特徴とする請求項６に
記載のスイッチドリラクタンスモータの速度制御方法。 - 【請求項１０】 前記スイッチドリラクタンスモータの
負荷が過負荷状態になって、前記スイッチドリラクタン
スモータの速度が予め設定された速度以下になると、前
記スイッチドリラクタンスモータの駆動を中止して、電
流センサを使用することなく過負荷に対して安定性を有
するように制御する過程を更に追加して行うことを特徴
とする請求項６に記載のスイッチドリラクタンスモータ
の速度制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR3250/1999 | 1999-02-01 | ||
| KR1019990003250A KR100320178B1 (ko) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | 에스알엠 모터의 속도 제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000224877A true JP2000224877A (ja) | 2000-08-11 |
| JP3251929B2 JP3251929B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=19572966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28282099A Expired - Fee Related JP3251929B2 (ja) | 1999-02-01 | 1999-10-04 | スイッチドリラクタンスモータの速度制御方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6215262B1 (ja) |
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| KR (1) | KR100320178B1 (ja) |
| CN (1) | CN1096141C (ja) |
| DE (1) | DE19946050A1 (ja) |
| IT (1) | IT1313723B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR20020066003A (ko) * | 2001-02-08 | 2002-08-14 | 엘지전자주식회사 | 에스알엠의 속도제어방법 |
| JP2009545946A (ja) * | 2006-07-31 | 2009-12-24 | ダナハー モーション リミテッド ライアビリティー カンパニー | 永久磁石直流モーターの過剰負荷防止装置 |
| JP2015133852A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 株式会社Ihi | センサレスモータ装置 |
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| US6597135B2 (en) | 2001-09-24 | 2003-07-22 | Siemens Vdo Automotive Inc. | Combination of resistor and PWM electronic device to control speed of a permanent magnet DC motor |
| KR20030056636A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 대우종합기계 주식회사 | 스위치드 릴럭턴스 모터 구동용 컨버터의 진단 장치 및 그방법 |
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| GB201323080D0 (en) * | 2013-12-27 | 2014-02-12 | Valeo Air Man Uk Ltd | Motor starting methods |
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| KR102323560B1 (ko) * | 2017-08-08 | 2021-11-08 | 삼성전자주식회사 | 전류의 피크 세기를 조절하도록 구성되는 회로를 포함하는 전자 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4777609A (en) * | 1985-12-11 | 1988-10-11 | International Business Machines Corporation | Print head motor control system having steady state velocity compensation |
| KR100239117B1 (ko) * | 1992-10-30 | 2000-01-15 | 구자홍 | 인버터의 과부하 보호장치 |
| KR950010666B1 (ko) * | 1993-01-29 | 1995-09-21 | 엘지전자주식회사 | 스위치드 릴럭턴스 모터 구동회로 |
| JP3301194B2 (ja) * | 1994-01-28 | 2002-07-15 | 三菱電機株式会社 | インバータ制御装置 |
| US5982122A (en) * | 1996-12-05 | 1999-11-09 | General Electric Company | Capacitively powered motor and constant speed control therefor |
| KR100259375B1 (ko) * | 1997-11-10 | 2000-06-15 | 윤종용 | 센서리스 스위치드 릴럭턴스 모터 구동장치 및 그 구동방법 |
-
1999
- 1999-02-01 KR KR1019990003250A patent/KR100320178B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-09-15 US US09/396,201 patent/US6215262B1/en not_active Expired - Fee Related
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- 1999-09-25 DE DE19946050A patent/DE19946050A1/de not_active Withdrawn
- 1999-10-04 JP JP28282099A patent/JP3251929B2/ja not_active Expired - Fee Related
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