JP2004072807A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ電流が流れる電導線4の回りに発生する磁束をホール素子11で検出する。この検出出力を増幅器12で増幅して磁束を打ち消すようにコイル13に流して、モータ駆動電流に比例する微少電流を得る。この微少電流を抵抗15に流して抵抗15の両端電圧差をΔΣ変調回路21で変調し、ディジタルフィルタ22を通す。フィルタ22の出力に温度センサ16の出力信号に基づく信号を加算器27で加算し、ホール素子11のオフセット電圧の温度ドリフトを補償する。この加算器の出力を検出モータ駆動電流のフィードバック信号とする。電流制御回路3で電流フィードバック制御し、PWM信号発生回路2、インバータ装置1によってモータを駆動制御する。抵抗15に流れる電流は微少で、発熱は小さい。そのため、小型で省エネとなる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ制御装置に関し、特に、モータ電流を検出し、この検出モータ電流をフィードバックして、電流フィードバック制御を行いモータを制御するモータ制御装置に関する発明である。
【0002】
【従来の技術】
モータの駆動電流を検出してフィードバックし、該モータ電流値が指令電流値と一致するように電流フィードバックを行うモータ駆動制御方法は一般的に行われている。例えば、PWM制御によりインバータ装置を制御して電流制御を行う場合、モータの各相の駆動電流を検出しフィードバックし、各相の指令電流値に該フィードバック電流値が一致するようにPWM信号を作成し、該PWM信号に基づいてインバータ装置を制御して各相のモータ電流を制御している。
【0003】
このような、モータ制御装置において、モータ電流を検出する方法としては、インバータ装置の出力線であるモータ電流が流れる電導線に直列に抵抗を挿入し、該抵抗の両端に生じる電位差を検出して、モータ電流を検出する方法がとられていた。又、このように検出したモータ電流を正確にフィードバックするために、検出モータ電流をΔΣ変調してフィードバックするようにした方法も特許第3220570号公報で公知である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
モータの実電流を検出するために、該モータを駆動する電流が流れる回路に電流検出用抵抗を挿入するものであるから、この抵抗からの熱が発生する。特に、大きなモータ駆動電流を通す場合、この抵抗からの発熱が大きくなり、該抵抗の容量を大きくする必要がある。又、この発熱はモータやインバータ装置等のモータ制御装置が設置されている環境を悪くし、周囲の機器に悪影響を及ぼす。そのため、ΔΣ変調回路でΔΣ変換して正確な駆動電流をフィードバックしようとしてもその効果は半減する。
そこで、本発明は、発熱の少ない、小型化が可能で省エネのモータ制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によるモータ制御装置は、モータ電流より発生する磁束をホール素子により検出し、検出した磁束に基づいてモータの実電流に比例した電圧を出力する電圧出力回路と、該電圧出力回路から出力された電圧を検出するΔΣ変調回路とを備え、該ΔΣ変調回路で検出された電圧に基づいてモータのフィードバック制御を行うことを特徴とする。又、本発明によるモータ制御装置は、モータ電流より発生する磁束をホール素子により検出して、実際のモータ電流に比例した微少電流を出力する回路を具備し、該出力に直列に配置された抵抗の両端に生じる電圧値をΔΣ変調回路にて検出し、該ΔΣ変調回路にて検出し、モータのフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【0006】
前記ΔΣ変調回路の出力が1ビットのディジタル信号であり、該ディジタル信号をディジタルフィルタで処理するようにした。さらに、ΔΣ変調回路の出力値に基づいて過電流検出を行うようにした。又、ホール素子近傍に温度検出手段を取り付け、ホール素子取付部位の温度を検出し、検出度情報に基づき、ホール素子のオフセット電圧の温度ドリフトの補償を行うようにした。さらに、この温度検出手段の出力もΔΣ変調回路で変調するようにした。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の要部を詳述したモータ制御装置の一実施形態の概要図である。この実施形態は、PWM信号によってインバータ装置を駆動制御するモータ制御装置の例である。位置、速度制御回路等の上位の回路より指令されるか各相の指令電流と後述するモータの実電流を検出したフィードバック信号に基づいて、電流制御回路3が電流フィードバック制御を行いPWM信号発生回路2へ電圧指令を出力する。なお、3相モータの場合、通常、2相の相電流指令と対応する2相の実相電流が検出されフィードバックされて、残りの相の相電流指令とフィードバック電流値はこの電流制御回路3内で求められて、3相のフィードバック制御がなされ、3相それぞれの電圧指令がPWM信号発生回路2に出力される。
【0008】
PWM信号発生回路2では、各相の電圧指令に基づいてインバータ装置1のスイッチング素子をオン/オフさせるPWM信号を発生してインバータ装置1を駆動制御する。該インバータ装置1の出力によりモータは駆動制御されることになる。
以上は従来のPWM制御によるモータ制御装置と何ら変わるところはない。本発明は、このようなモータ制御装置において、モータの駆動電流を検出する技術、手段において特徴を有するものである。
【0009】
図1において、符号4はインバータ装置1から出力され、モータ電流が流れる1つの相の電導線を示すものである。該電導線4を取り囲むように磁性体14が配置され、電導線4に流れる電流によって発生する磁束が該磁性体14を通るように磁束経路を形成している。又、該管状の磁性体4の環の一部が除去され間隙となった位置にホール素子11が配置されている。該ホール素子11には増幅器12が接続され、該増幅器12の出力は、磁性体14のまわり、すなわち磁束経路を囲むように巻かれたコイル13に接続されている。コイル13の他端は抵抗15が接続されアースされている。上述したホール素子11、増幅器12、コイル13、磁性体14、抵抗15によって、モータの実電流を検出し電圧に変換して出力する電圧出力回路10を構成している。
抵抗15の両端に生じる電圧値をΔΣ変調回路21に入力し、該ΔΣ変調回路21の出力は、ディジタルフィルタ22、23に入力されている。ディジタルフィルタ22の出力は加算器27に入力され、ディジタルフィルタ23の出力は電流制御回路3に入力されると共に、このモータ等を備える機械、装置の制御装置、例えば数値制御装置に帰還されている。
【0010】
一方、ホール素子11を配置した部位近傍には温度センサ16が配置されている。この実施形態では、ホール素子11が配置された位置近傍の磁性体14に温度センサ16が取り付けられている。該温度センサ16の出力は増幅器24を介してΔΣ変調回路25に入力され、該ΔΣ変調回路25の出力は、ディジタルフィルタ26を介して加算器27に入力されている。さらに、加算器27の出力は電流制御回路3にフィードバックされている。
【0011】
モータが駆動され、電導線4にモータ電流が流れると、磁束が発生する。この磁束は磁性体14に集中して現れる(この電導線4に流れる電流によって発生した磁束の向きを矢印Aで示す)。この磁束を磁性体14の管状の切断部に配置されたホール素子11で検出し、該ホール素子11の出力を増幅器12で増幅してコイル13に前記磁束を打ち消すように電流を流す(コイル13に流れる電流によって発生する磁束の向きを矢印Bで示す)。これにより、抵抗15には電導線4に流れるモータ電流に比例した微少電流が流れる。この微少電流によって発生する抵抗15の両端の電圧差がΔΣ変調回路21に入力され、該ΔΣ変調回路21でΔΣ変調されて、モータ電流値を示す1ビットのディジタル信号が出力される。該ディジタル信号はディジタルフィルタ22、23で量子化ノイズ等が除去される。ディジタルフィルタ23の1ビットのディジタル信号の出力は、電流制御回路3及び上位制御装置にフィードバックされ、過電流検出に利用される。すなわち、ディジタルフィルタ23からのディジタル信号により示されるモータ電流の大きさが電流制御回路3内に設けられている過電流検出回路によって過電流と判断されたときには、電流制御回路3の出力を停止する。又、上位制御装置では、このディジタルフィルタ23からの信号が示すモータ電流の大きさによって過電流と判断したときにはアラーム等を発生させる。
【0012】
一方、ディジタルフィルタ22の出力は加算器27に入力される。又、温度センサ16の出力は増幅器24で増幅されてΔΣ変調回路25でΔΣ変調され、1ビットのディジタル信号に変換され、ディジタルフィルタ26を介して加算器27に入力される。
【0013】
加算器27ではディジタルフィルタ22にから出力されるホール素子11で検出した磁束に基づくモータ電流値を示す信号から、温度センサ16で検出されるホール素子11の近傍の温度を示す信号を加算することによって、ホール素子のオフセット電圧の温度ドリフト補償を行う。この温度ドリフト補償され、検出モータ電流値を示すΔΣ変調された1ビットのディジタル信号は電流制御回路3にフィードバックされる。
【0014】
電流制御回路3は前述したように、この検出モータ電流値を示すフィードバック信号と、位置、速度制御回路等の上位回路からの電流指令により電流フィードバック制御を行い、PWM発生回路2へ電圧指令を出力し、PWM信号発生回路2では、この電圧指令に基づいてインバータ装置1のスイッチング素子をオン/オフするPWM信号を作り出力してインバータ装置1を駆動制御し、モータの各相に駆動電流を流しモータを駆動する。
【0015】
ホール素子11でモータ電流によって発生する磁束を検出し、この検出した磁束に基づいて、コイル13、抵抗15に流れる電流は、モータ電流に比例し、かつ、モータ電流に比べ微少な電流である。そのため、抵抗15は小容量のものでよく発熱も小さい。そして、抵抗15の両端の電圧値をΔΣ変調回路21で変調して1ビットのディジタル信号とし、さらにディジタルフィルタを介して量子化ノイズ等を除去して実電流検出フィードバック信号として電流制御回路3にフィードバックしたから、実電流を示す正確なフィードバック信号が得られ、小型で省エネとなったモータ制御装置を得ることができる。しかも、ΔΣ変調回路21で変調したディジタル信号は重み付けのない1ビットのディジタル信号であるから、フィードバック経路中でノイズ等を受けても、大きく誤った信号となるとはなく、ノイズに強く正確な電流検出信号をフィードバックすることができる。
【0016】
【発明の効果】
本発明は、発熱の少ない、小型で省エネとなったモータ制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の要部を詳述したモータ制御装置の一実施形態の概要図である。
【符号の説明】
1 インバータ装置
2 PWM信号発生回路
3 電流制御回路
4 電導線
10 電圧出力回路
11 ホール素子
12 増幅器
13 コイル
14 磁性体
15 抵抗
16 温度センサ
21、25 ΔΣ変調回路
22、23、26 ディジタルフィルタ
27 加算器
Claims (6)
- モータ電流より発生する磁束をホール素子により検出して、検出した磁束に基づいてモータの実電流に比例した電圧を出力する電圧出力回路と、該電圧出力回路から出力された電圧を検出するΔΣ変調回路とを備え、該ΔΣ変調回路で検出された電圧に基づいてモータのフィードバック制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。
- モータ電流より発生する磁束をホール素子により検出して、実際のモータ電流に比例した微少電流を出力する回路を具備し、該出力に直列に配置された抵抗の両端に生じる電圧値をΔΣ変調回路にて検出し、該ΔΣ変調回路にて検出された電圧に基づいてモータのフィードバック制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。
- 前記ΔΣ変調回路の出力が1ビットのディジタル信号であり、該ディジタル信号をディジタルフィルタで処理する請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。
- 前記ΔΣ変調回路の出力値に基づいて過電流検出を行う請求項1乃至3の内いずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記ホール素子近傍に取り付けた温度検出手段によりホール素子取付部位の温度を検出し、該温度情報に基づき、ホール素子のオフセット電圧の温度ドリフトの補償を行う請求項1乃至4の内いずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記温度検出手段の出力がΔΣ変調回路により変調されることを特徴とする請求項5記載のモータ制御装置。
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