JP2012085462A - Load control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷制御装置に関し、特にダイオードを介して電圧を出力する負荷制御装置に関する。 The present invention relates to a load control device, and more particularly to a load control device that outputs a voltage via a diode.
モータ装置はモータと、モータを駆動する駆動部(例えばインバータ)と、当該駆動部を制御する制御部とを備えている。かかる制御部は外部から指令値を受け取って、当該指令値に応じて駆動部を制御する。 The motor device includes a motor, a drive unit (for example, an inverter) that drives the motor, and a control unit that controls the drive unit. The control unit receives a command value from the outside, and controls the drive unit according to the command value.
当該指令値を出力する制御装置はダイオードを備えている。制御装置はダイオードを経由して指令値を制御装置に出力する。かかるダイオードは例えばモータ装置が故障して、比較的大きな電圧、具体的にはモータ装置の動作電圧が制御装置へと印加することを防止している。 The control device that outputs the command value includes a diode. The control device outputs a command value to the control device via the diode. Such a diode prevents, for example, a motor device from being broken and a relatively large voltage, specifically, an operating voltage of the motor device, from being applied to the control device.
なお本発明に関連する技術として特許文献1乃至6が開示されている。
このような制御装置において、ダイオードの順方向電圧は周囲温度、自身を流れる電流に応じて変動し、また製造ばらつきに起因して製品毎に異なる値を採る。 In such a control device, the forward voltage of the diode fluctuates according to the ambient temperature and the current flowing through the diode, and takes a different value for each product due to manufacturing variations.
したがって、制御装置はダイオードの順方向電圧に応じて変動する指令値を出力しており、所望の指令値が出力されなかった。 Therefore, the control device outputs a command value that varies according to the forward voltage of the diode, and the desired command value is not output.
そこで、本発明はダイオードの順方向電圧の変動によるダイオードのカソードの電位の変動を抑制する負荷制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a load control device that suppresses fluctuations in the potential of the cathode of the diode due to fluctuations in the forward voltage of the diode.
本発明にかかる負荷制御装置は、出力端(22)と、アノードと、前記出力端に接続されるカソードとを有するダイオード(D10)と、前記ダイオード(D10)の前記アノードの第1電位(Vsp1)と、前記ダイオード(D10)の前記カソードの第2電位(Vsp2)とを検出する電圧検出部(101)と、指令値(V_f)を出力する指令出力部(10)と、前記指令値を入力し、前記指令値を変数とする関数(f(x)-1)に従って前記第1電位を前記アノードに印加する出力回路(11)とを備え、前記指令出力部において、所定温度下及び所定電流が流れる状況下での前記第1電位と前記第2電位との差である基準両端電圧(Vf(typ))と、前記出力端に接続される負荷の動作に設定される制御とに基づいて設定される前記指令値を基準指令値(V_fduty0)とし、前記基準両端電圧から前記関数の逆関数に従って求められる前記指令値の差分(f(Vf(typ)))を第1補正値とし、前記電圧検出部によって検出された前記第1電位から前記関数の逆関数に従って求められる前記指令値(f(Vsp1))と、前記電圧検出部によって検出された前記第2電位から前記関数の逆関数に従って求められる前記指令値(f(Vsp2))との差分を第2補正値とし、前記指令値を前記基準指令値から第1補正値を減算して前記第2補正値を加算して求める。 The load control device according to the present invention includes a diode (D10) having an output terminal (22), an anode, and a cathode connected to the output terminal, and a first potential (Vsp1) of the anode of the diode (D10). ) And a second potential (Vsp2) of the cathode of the diode (D10), a command output unit (10) for outputting a command value (V_f), and the command value And an output circuit (11) for applying the first potential to the anode according to a function (f (x) −1 ) using the command value as a variable, and at the command output unit at a predetermined temperature and a predetermined temperature. Based on a reference both-end voltage (Vf (typ)) that is a difference between the first potential and the second potential under a current flow condition, and a control set for an operation of a load connected to the output end. The command value set in this way is set as a reference command value (V_fduty0), and is obtained from the reference both-end voltage according to the inverse function of the function. The command value difference (f (Vf (typ))) to be obtained is set as a first correction value, and the command value (f (f (V)) obtained from the first potential detected by the voltage detector according to the inverse function of the function is used. Vsp1)) and the command value (f (Vsp2)) obtained according to the inverse function of the function from the second potential detected by the voltage detector is set as a second correction value, and the command value is It is obtained by subtracting the first correction value from the reference command value and adding the second correction value.
望ましくは、前記逆関数(f(x))の変化率は前記第1電位が増大するとともに増大する。また望ましくは、前記ダイオード(D10)のカソードは直接に前記出力端(22)に接続される。また望ましくは、前記指令値(V_f)はパルス信号である。 Preferably, the rate of change of the inverse function (f (x)) increases as the first potential increases. Preferably, the cathode of the diode (D10) is directly connected to the output terminal (22). Desirably, the command value (V_f) is a pulse signal.
また前記負荷はモータ装置であり、前記指令値(V_f)は前記モータ装置が有するモータ(210)の回転速度についての指令値であって、前記負荷制御装置(100)は、前記モータの回転速度を検出する回転速度検出部(240)を更に備え、前記指令出力部(10)は、前記モータが回転を開始するときの起動時において前記基準指令値(V_fduty0)から前記第1補正値(f(Vftyp))を減算して前記第2補正値を加算して前記指令値を求め、前記モータの前記回転速度が所定値に至った以降は、前記回転速度検出部が検出した前記回転速度と前記基準電圧指令値と偏差に基づいて前記指令値を出力する。 Further, the load is a motor device, the command value (V_f) is a command value for the rotational speed of the motor (210) included in the motor device, and the load control device (100) is a rotational speed of the motor. The command output unit (10) further detects the first correction value (f) from the reference command value (V_fduty0) at startup when the motor starts to rotate. (Vftyp)) is subtracted and the second correction value is added to obtain the command value. After the rotational speed of the motor reaches a predetermined value, the rotational speed detected by the rotational speed detector The command value is output based on the reference voltage command value and the deviation.
本発明にかかる負荷制御装置の第1の態様によれば、ダイオードの両端電圧はこれに流れる電流及びその温度によって変動するところ、基準となる状況下と異なる状況下において変動する両端電位に基づく第2補正量の第1補正量に対する乖離量で指令値を補正することができる。 According to the first aspect of the load control device of the present invention, the voltage across the diode fluctuates depending on the current flowing through the diode and its temperature. The command value can be corrected by the deviation amount of the two correction amounts with respect to the first correction amount.
また、ダイオードのカソードが直接に出力端に接続されていれば、出力端に印加される電位とダイオードのカソードに印加される第2電位とが互いに一致するので、より精度を向上して補正できる。 Further, if the cathode of the diode is directly connected to the output end, the potential applied to the output end and the second potential applied to the cathode of the diode match each other, so that correction can be made with higher accuracy. .
また、回転速度と基準電圧指令値との偏差に基づく制御が困難な起動時において第1補正値および第2補正値に基づいて指令値を求めることで、モータの起動をより適切に行うことができる。一方、モータの回転速度が所定値に至ったあとは回転速度と基準電圧指令値との偏差に基づいて指令値が出力されるので、ダイオードの順方向電圧の影響を解消してモータの回転速度を指令値に近づけることができる。 Further, the motor can be started more appropriately by obtaining the command value based on the first correction value and the second correction value at the time of start-up where it is difficult to control based on the deviation between the rotation speed and the reference voltage command value. it can. On the other hand, since the command value is output based on the deviation between the rotation speed and the reference voltage command value after the motor rotation speed reaches the predetermined value, the influence of the forward voltage of the diode is eliminated and the motor rotation speed is Can be made closer to the command value.
第1の実施の形態.
図1に例示するように、負荷制御装置100は、出力端22と、ダイオードD10と、指令発生部1と、電圧検出部101とを備えている。なお図1の例示では電圧検出部101は指令発生部1に含まれているが、これに限らず、別の構成として実現されてもよい。
First embodiment.
As illustrated in FIG. 1, the
出力端22には負荷が接続される。負荷は例えばモータ装置であって、より詳細な一例として負荷は、モータを駆動する駆動部(例えばインバータ)を制御する制御部である。そして、負荷制御装置100は例えばモータの回転速度についての指令値を、出力端22を経由して制御部へと与える。制御部は当該指令値に基づいて駆動部を制御する。
A load is connected to the
ダイオードD10は出力端22に接続されており、そのカソードが出力端22に接続される。図1の例示ではダイオードD10のカソードは直接に出力端22に接続されている。
The diode D <b> 10 is connected to the
電圧検出部101は、ダイオードD10のアノードに印加される第1電位Vsp1と、そのカソードに印加される第2電位Vsp2とを検出する。
The
指令発生部1はダイオードD10を介して出力端22と接続されている。指令発生部1は、第1電位Vsp1をダイオードD10のアノードに印加する。これによって、ダイオードD10のカソードには第2電位Vsp2が印加される。よって、出力端22には第2電位Vsp2が印加される。これが指令値として負荷に出力される。第2電位Vsp2は第1電位Vsp1よりもダイオードD10の順方向電圧Vfだけ小さい。
The
指令発生部1は指令出力部10と出力回路11とを有している。指令出力部10は指令信号V_fを出力回路11に出力する。指令信号V_fは例えば繰り返し出力されるパルス信号である。
The
出力回路11は指令信号V_fに基づいて第1電位Vsp1をダイオードD10のアノードに印加する。図1の例示では、出力回路11はスイッチング素子S1,S2と抵抗R1〜R5とコンデンサC1,C2とダイオードD1とを有している。スイッチング素子S1は例えばNPN型トランジスタと2つの抵抗とを有している。一つの抵抗はNPN型トランジスタのエミッタ電極とベース電極との間に設けられている。他の一つはNPN型トランジスタのベース電極と指令出力部10との間に設けられる。指令信号V_fは他の一つの抵抗を介してNPN型NPN型トランジスタのベース電極に入力される。コレクタ電極は抵抗R1,R2を介して直流電源E1と接続され、NPN型トランジスタのエミッタ電極は出力端24に接続される。
The output circuit 11 applies the first potential Vsp1 to the anode of the diode D10 based on the command signal V_f. In the illustration of FIG. 1, the output circuit 11 includes switching elements S1 and S2, resistors R1 to R5, capacitors C1 and C2, and a diode D1. The switching element S1 has, for example, an NPN transistor and two resistors. One resistor is provided between the emitter electrode and the base electrode of the NPN transistor. The other is provided between the base electrode of the NPN transistor and the
この出力端24も上述した負荷、例えば制御部に接続される。なお第1電位Vsp1,第2電位Vsp2の基準電位として出力端24に印加される電位が採用される。よって、基準電位からみた第2電位Vsp2は出力端22,24の間の電圧であり、かかる電圧が制御部へと与えられる指令値となる。
The
コンデンサC1はスイッチング素子S1と並列に接続されている。 The capacitor C1 is connected in parallel with the switching element S1.
スイッチング素子S2は例えばPNP型トランジスタであって、そのベース電極が抵抗R1,R2の間の点に接続され、そのエミッタ電極が直流電源E1に接続されている。 The switching element S2 is a PNP transistor, for example, and its base electrode is connected to a point between the resistors R1 and R2, and its emitter electrode is connected to the DC power source E1.
抵抗R4,R5は直流電源E1と出力端24との間で互いに直列に接続されている。抵抗R4にはダイオードD1が並列に接続され、ダイオードD1のカソードは直流電源E1側に向けられている。かかるダイオードD1はスイッチング素子S2を保護する。また抵抗R5にはコンデンサC2が並列に接続されている。コンデンサC2の両端のうち高電位側の一端がダイオードD10のアノードに接続される。よって、コンデンサC2の両端に印加される電位のうち高い電位が第1電位Vsp1となる。
The resistors R4 and R5 are connected in series between the DC power supply E1 and the
抵抗R3は抵抗R4,R5の間の点とスイッチング素子S2のコレクタ電極との間に設けられている。 The resistor R3 is provided between a point between the resistors R4 and R5 and the collector electrode of the switching element S2.
このような出力回路11に、非活性した指令信号V_fが入力されると、スイッチング素子S1は非導通する。このときスイッチング素子S2も非導通であるので、抵抗R4,R5は直流電源E1の電圧V1を分圧する。例えば電圧V1が15Vであり、抵抗R4,R5の抵抗値がそれぞれ20kΩ、1kΩであると仮定すれば、定常的には抵抗R4,R5に印加される電圧はそれぞれおよそ14.3V、0.7Vである。よって、このとき抵抗R5に並列接続されるコンデンサC2の両端電圧(即ち第1電位Vsp1)も0.7Vである。 When the inactive command signal V_f is input to such an output circuit 11, the switching element S1 is turned off. At this time, since the switching element S2 is also non-conductive, the resistors R4 and R5 divide the voltage V1 of the DC power supply E1. For example, assuming that the voltage V1 is 15V and the resistance values of the resistors R4 and R5 are 20 kΩ and 1 kΩ, respectively, the voltages applied to the resistors R4 and R5 are about 14.3 V and 0.7 V, respectively. It is. Therefore, at this time, the voltage across the capacitor C2 connected in parallel to the resistor R5 (that is, the first potential Vsp1) is also 0.7V.
一方、出力回路11に、活性した指令信号V_fが入力されると、スイッチング素子S1は導通する。かかる導通に伴って、直流電源E1から抵抗R1,R2へと電流が流れ、電圧V1が抵抗R1,R2で分圧される。この分圧された電圧はスイッチング素子S2のベース電極にバイアス電圧として印加される。これによってスイッチング素子S2が導通する。ここで抵抗R3の抵抗値は抵抗R4の抵抗値に比べて十分に小さく、例えば750Ωである。このとき直流電源E1の電圧V1は抵抗R3,R5によって分圧されるとみなせる。よって定常的には抵抗R3,R5に印加される電圧はそれぞれおよそ6.4V、8.6Vである。したがってコンデンサC2の両端電圧(即ち第1電位Vsp1)はおよそ8.6Vである。なお実際にはスイッチング素子S2のエミッタ電極とコレクタ電極との間の電圧および抵抗R4の影響があるために、第1電位Vspは8.6Vよりも低い値となる。 On the other hand, when the activated command signal V_f is input to the output circuit 11, the switching element S1 becomes conductive. Along with this conduction, current flows from the DC power source E1 to the resistors R1 and R2, and the voltage V1 is divided by the resistors R1 and R2. This divided voltage is applied as a bias voltage to the base electrode of the switching element S2. As a result, the switching element S2 becomes conductive. Here, the resistance value of the resistor R3 is sufficiently smaller than the resistance value of the resistor R4, for example, 750Ω. At this time, it can be considered that the voltage V1 of the DC power supply E1 is divided by the resistors R3 and R5. Therefore, the voltages applied to the resistors R3 and R5 are normally about 6.4V and 8.6V, respectively. Accordingly, the voltage across the capacitor C2 (that is, the first potential Vsp1) is approximately 8.6V. Actually, since the voltage between the emitter electrode and the collector electrode of the switching element S2 and the influence of the resistor R4 are present, the first potential Vsp is lower than 8.6V.
指令出力部10は繰り返し活性/非活性した指令信号V_fを出力回路11に与える。よって、その活性期間と非活性期間との割合に応じて、コンデンサC2の両端電圧が約0.7Vから約8.6Vまでの範囲の値を採る。したがって、第1電位Vsp1は約0.7Vから約8.6Vまでの範囲の値を採る。
The
以上のようにコンデンサC2は第1電位Vsp1を得るための積分器として機能するため、例えば100μF程度の静電容量が採用される。他方、コンデンサC1はノイズ除去のために設けられるので、例えば1000pF程度の静電容量が採用される。 As described above, since the capacitor C2 functions as an integrator for obtaining the first potential Vsp1, for example, a capacitance of about 100 μF is employed. On the other hand, since the capacitor C1 is provided for noise removal, for example, a capacitance of about 1000 pF is employed.
なお、以下では指令信号V_fの活性期間および非活性期間の和に対する活性期間の比を、デューティV_fdutyと呼ぶ。指令出力部10が所望のデューティV_fdutyで指令信号V_fを出力することで、指令発生部1は所望の第1電位Vsp1をダイオードD10のアノードに印加する。そして、この第1電位Vsp1からダイオードD10の順方向電圧Vfを引いて求められる第2電位Vsp2が、例えば回転速度指令値として負荷に与えられる。
Hereinafter, the ratio of the active period to the sum of the active period and the inactive period of the command signal V_f is referred to as duty V_fduty. When the
なお図1の例示では、直流電源E1が抵抗およびダイオードからなる並列体を直列に介して出力端23に接続されている。かかる出力端23に印加される電圧は、例えばモータを駆動する駆動部(インバータ)のスイッチング電源として用いられる。また図1の例示では、直流電源E2が抵抗とダイオードを直列に介して入力端21と接続されている。入力端21には例えばモータの回転速度を検出するための回転速度センサが接続される。かかる回転速度センサからの検出信号は例えば指令出力部10に入力される。回転速度センサからの検出信号については後に詳述する。また図1の例示では直流電源E3が出力端25に接続されている。出力端25に印加される電圧は例えばモータの動作電源として用いられる。かかる動作電圧は電圧V1に比して十分に大きく、例えば300Vである。
In the illustration of FIG. 1, the DC power source E1 is connected to the
このような構成において、ダイオードD10は、モータ装置の故障によって比較的大きな動作電圧が出力端22に印加されたとしても、かかる動作電圧が指令発生部1へと印加されることを防止できる。よって指令発生部1を保護することができる。
In such a configuration, the diode D <b> 10 can prevent the operating voltage from being applied to the
さて、ダイオードD10の順方向電圧Vfは図2に例示するように温度および電流に依存して変動し、また製造ばらつきによっても変動する。図2の例示では、例えば温度が25度であるときの順方向電圧Vfと、ダイオードD10を流れる電流Ifとの関係が実線で示されている。図2の例示ではこの関係として3つの実線が示されており、これらの3つの実線の相違はダイオードD10の製造ばらつきに起因する。図2の例示では、温度が25度であって電流Ifが一定であったとしても、製造ばらつきによって順方向電圧Vfは例えば0.15V程度のばらつきがある。また図2の例示では、温度が80度、−30度であるときの順方向電圧Vfと電流Ifとの関係がそれぞれ破線および二点破線で示されている。図2の例示では、電流Ifが一定であったとしても温度が−30度から80度まで増大すれば、順方向電圧Vfは約0.4V程度、低減する。また温度が一定であったとしても、電流Ifが増大するほど順方向電圧Vfは増大する。 The forward voltage Vf of the diode D10 varies depending on temperature and current as illustrated in FIG. 2, and also varies due to manufacturing variations. In the illustration of FIG. 2, for example, the relationship between the forward voltage Vf when the temperature is 25 degrees and the current If flowing through the diode D10 is shown by a solid line. In the example of FIG. 2, three solid lines are shown as this relationship, and the difference between these three solid lines is caused by the manufacturing variation of the diode D10. In the example of FIG. 2, even if the temperature is 25 degrees and the current If is constant, the forward voltage Vf has a variation of, for example, about 0.15 V due to manufacturing variations. In the illustration of FIG. 2, the relationship between the forward voltage Vf and the current If when the temperature is 80 degrees and −30 degrees is indicated by a broken line and a two-dot broken line, respectively. In the example of FIG. 2, even if the current If is constant, if the temperature increases from −30 degrees to 80 degrees, the forward voltage Vf decreases by about 0.4V. Even if the temperature is constant, the forward voltage Vf increases as the current If increases.
このようにダイオードD10の順方向電圧Vfにばらつきが存在するので、指令発生部1が所望の第1電位Vsp1を出力して所望の第2電位Vsp2を出力端22に印加しようとしても、第2電位Vsp2は順方向電圧Vfの変動に応じて変動する。本願ではかかる変動を抑制する。
As described above, since the forward voltage Vf of the diode D10 varies, even if the
指令出力部10にはダイオードD10の第1電位Vsp1と第2電位Vsp2とが入力される。指令出力部10は例えばモータの回転速度についての制御と、第1電位Vsp1および第2電位Vsp2とに基づいて指令信号V_fを出力する。以下、第1電位Vsp1と第2電位Vsp2とに基づく指令信号V_fの生成について説明する。図3は、指令信号V_fを出力する際の構成を簡易的に示している。
The
図4はダイオードD10のアノードに印加される電圧と指令信号V_fのデューティとの関係を模式的に例示している。図4の例示では、横軸が電圧を示し、縦軸がデューティを示している。以下では、図4の曲線を関数f(x)で表す。 FIG. 4 schematically illustrates the relationship between the voltage applied to the anode of the diode D10 and the duty of the command signal V_f. In the illustration of FIG. 4, the horizontal axis indicates voltage, and the vertical axis indicates duty. In the following, the curve in FIG. 4 is represented by a function f (x).
かかる関数f(x)は出力回路11に起因する関数である。かかる関数f(x)は出力回路11の回路定数から演算により求めることができ、または実験により求めることができる。図4の例示では関数f(x)は非線形であって、より詳細には関数f(x)の電圧についての微分(変化率)は電圧の増加と共に単調に増加する。 The function f (x) is a function caused by the output circuit 11. Such a function f (x) can be obtained by calculation from the circuit constants of the output circuit 11 or can be obtained by experiments. In the example of FIG. 4, the function f (x) is non-linear, and more specifically, the derivative (rate of change) of the function f (x) with respect to the voltage increases monotonously with the increase in voltage.
さてここで、所定温度(例えば25度)および所定電流If(typ)が流れる状況下でのダイオードD10の順方向電圧Vfを基準両端電圧Vf(typ)に設定する。なお、かかる基準両端電圧Vf(typ)はダイオードD10の製造ばらつきによっても変動するところ、かかる基準両端電圧Vf(typ)は製造ばらつきを考慮した値(例えば中央値或いは平均値)である。 Now, the forward voltage Vf of the diode D10 under the condition where a predetermined temperature (for example, 25 degrees) and a predetermined current If (typ) flows is set to the reference both-ends voltage Vf (typ). The reference both-end voltage Vf (typ) varies depending on the manufacturing variation of the diode D10, and the reference both-end voltage Vf (typ) is a value (for example, a median value or an average value) considering the manufacturing variation.
そして、所定温度(例えば25度)および所定電流If(typ)が流れる状況下において、所定の第1電位Vsp1(typ)におけるデューティV_fdutyを式(1)に基づいて求める。なお第1電位Vsp1(typ)は所定温度および所定電流If(typ)が流れる状況下における第1電位Vsp1である。言い換えれば、第1電位Vsp(typ)は所定温度においてダイオードD10に流れる電流が所定電流If(typ)となるように調整された第1電位Vsp1である。また、第1電位Vsp1(typ)よりも基準両端電圧Vf(typ)だけ小さい値Vsp1(typ)−Vf(typ)におけるデューティを関数f(x)に基づいて求める。即ち、このデューティはf(Vsp1(typ)−Vf(typ))で表される。そして、これらの差、即ちf(Vsp1(typ))−f(Vsp1(typ)−Vf(typ))を求め、その結果を図4の例示するように第1補正値f(typ)とする。 Then, under a condition where a predetermined temperature (for example, 25 degrees) and a predetermined current If (typ) flow, the duty V_fduty at the predetermined first potential Vsp1 (typ) is obtained based on Expression (1). The first potential Vsp1 (typ) is the first potential Vsp1 under a condition where a predetermined temperature and a predetermined current If (typ) flow. In other words, the first potential Vsp (typ) is the first potential Vsp1 adjusted so that the current flowing through the diode D10 at the predetermined temperature becomes the predetermined current If (typ). Further, a duty at a value Vsp1 (typ) −Vf (typ) that is smaller than the first potential Vsp1 (typ) by the reference both-ends voltage Vf (typ) is obtained based on the function f (x). That is, this duty is expressed by f (Vsp1 (typ) −Vf (typ)). Then, these differences, that is, f (Vsp1 (typ)) − f (Vsp1 (typ) −Vf (typ)) are obtained, and the result is set as the first correction value f (typ) as illustrated in FIG. .
かかる第1補正値f(typ)および関数f(x)はいずれも例えば指令出力部10が有する不図示の記録媒体に予め記録されている。
The first correction value f (typ) and the function f (x) are both recorded in advance on a recording medium (not shown) included in the
次に、負荷を制御するときに指令出力部10が生成する指令信号V_fについて説明する。ここで、ダイオードD10の順方向電圧Vfが基準両端電圧Vf(typ)であると想定したときの、デューティV_fdutyをデューティV_fduty0とする。かかるデューティV_fduty0は負荷の動作に設定される制御のみならず、基準両端電圧にも基づいて決定される。換言すれば、V_fduty0は、ダイオードD10の順方向電圧Vfが基準両端電圧Vf(typ)であると想定したときに、負荷の動作に設定される制御に基づいて印加すべき第2電圧Vsp2を与える値である。例えばV_fduty0は関数f(x)を用いて表現すると、f(Vsp2+Vf(typ))と表される。
Next, the command signal V_f generated by the
そして指令出力部10はデューティV_fduty0を次式(2)に基づいて補正してデューティV_fdutyを求める。
Then, the
V_fduty=V_fduty0+f(Vsp1)-f(Vsp2)-f(typ) ・・・(2) V_fduty = V_fduty0 + f (Vsp1) -f (Vsp2) -f (typ) (2)
式(2)について考察する。第1補正値f(typ)は、ダイオードD10の順方向電圧Vfが基準両端電圧Vf(typ)であるときのデューティ差であり、f(Vsp1)−f(Vsp2)たる第2補正値は、ダイオードD10の順方向電圧Vfにおけるデューティ差である。よって、第1補正値と第2補正値との差は、ダイオードD10の順方向電圧Vfと基準両端電圧Vf(typ)との差がデューティに与える影響を表している。式(2)によれば第1補正値と第2補正値との差がデューティV_fduty0に加算されてデューティV_fdutyが求められている。よって、ダイオードD10の順方向電圧Vfが基準両端電圧Vf(typ)よりも大きければ、デューティV_fdutyを増大させてデューティV_fdutyが求められる。またダイオードD10の順方向電圧Vfが基準両端電圧Vf(typ)よりも小さければ、デューティV_fdutyを低減させてデューティV_fdutyが求められる。 Consider equation (2). The first correction value f (typ) is a duty difference when the forward voltage Vf of the diode D10 is the reference both-ends voltage Vf (typ), and the second correction value f (Vsp1) −f (Vsp2) is It is a duty difference in the forward voltage Vf of the diode D10. Therefore, the difference between the first correction value and the second correction value represents the influence of the difference between the forward voltage Vf of the diode D10 and the reference both-end voltage Vf (typ) on the duty. According to equation (2), the difference between the first correction value and the second correction value is added to the duty V_fduty0 to obtain the duty V_fduty. Therefore, if the forward voltage Vf of the diode D10 is larger than the reference both-ends voltage Vf (typ), the duty V_fduty is obtained by increasing the duty V_fduty. If the forward voltage Vf of the diode D10 is smaller than the reference both-ends voltage Vf (typ), the duty V_fduty is obtained by reducing the duty V_fduty.
そして指令出力部10は式(2)で求められたデューティV_fdutyを有する指令信号V_fを出力回路11に出力する。これによって、順方向電圧Vfの変動による第2電位Vsp2の変動を抑制することができる。またダイオードD10のカソードが出力端22に直接に印加されていれば、出力端22に印加される電位とダイオードD10のカソードに印加される第2電位Vsp1とが互いに一致するので、より精度を向上して補正できる。
Then, the
次に、本指令発生部1による効果について、デューティV_fdutyの最大値V_fdutymaxを考察する。最大値V_fdutymaxは例えばモータの定格上限(例えばトルクについての上限)以下を達成し、かつ能力の下限以上を達成するために、制限される。ここでいう能力の下限とは、最も大きい回転速度でモータを制御するときに、モータが発揮すべき能力の下限である。従来であれば、順方向電圧Vfのばらつきを考慮する必要があった。すなわち最も小さい順方向電圧Vfであってもモータ定格上限に至らず、最も大きい順方向電圧Vfであっても能力の下限を超えるように、最大値V_fdutymaxが決定された。よって、順方向電圧Vfが小さいときに最大値V_fdutymaxでモータを制御すれば、モータは能力の下限を大きく超えた能力を発揮する。これは不要な能力であって消費電力の増大を招いていた。
Next, the maximum value V_fdutymax of the duty V_fduty will be considered with respect to the effect of the
一方、式(2)に基づいてデューティV_fdutyを求めれば、順方向電圧Vfのばらつきの影響を低減して第2電位Vsp2が負荷に与えられる。よって、より小さい最大値V_fdutymaxに決定することができる。これによって、最大値V_fdutymaxでモータを制御するときに、能力の下限を達成しつつも消費電力を低減することができる。 On the other hand, if the duty V_fduty is obtained based on the equation (2), the influence of the variation in the forward voltage Vf is reduced and the second potential Vsp2 is applied to the load. Therefore, the smaller maximum value V_fdutymax can be determined. As a result, when the motor is controlled at the maximum value V_fdutymax, it is possible to reduce power consumption while achieving the lower limit of the capacity.
また上述したように関数f(x)は出力回路11の回路定数によって決定される。したがって、負荷(たとえばモータ)が変更されたとしても、関数f(x)をそのまま採用することができる。 As described above, the function f (x) is determined by the circuit constant of the output circuit 11. Therefore, even if the load (for example, the motor) is changed, the function f (x) can be employed as it is.
次に、式(2)を用いたデューティV_fdutyの算出を行うための条件について工夫する。かかる条件の説明に当たってまず負荷制御装置100が制御する負荷について説明し、次に工夫の契機となる課題について説明する。図6に例示するように負荷は例えばモータ装置である。モータ装置は例えば空気調和機に搭載される。モータ装置はモータ210と、モータ210を駆動する駆動部220と、駆動部220を制御する制御部230とを備えている。これらは上述したように負荷制御装置100と接続される。なお図6の例示では、負荷制御装置100において入力端21と出力端22〜25以外の構成要素を省略している。また回転速度センサ240が入力端21に接続される。回転速度センサ240はモータ210の回転速度を検出する。
Next, the conditions for calculating the duty V_fduty using Expression (2) will be devised. In describing the conditions, first, the load controlled by the
モータ装置は室外機に設けられ、例えば圧縮機又はファンを駆動する。かかる空気調和機において、室外の温度が低ければダイオードD10の順方向電圧Vfが高く、これに起因して当該モータ装置を起動できない場合がある。すなわち、モータ装置の起動時には比較的小さい回転速度指令値がモータ装置へと与えられるところ、ダイオードD10の順方向電圧Vfが大きいために、この回転速度指令値(即ち第2電位Vsp2)がダイオードD10によって低下されることで、モータが回転を開始しない場合がある。 The motor device is provided in the outdoor unit and drives, for example, a compressor or a fan. In such an air conditioner, if the outdoor temperature is low, the forward voltage Vf of the diode D10 is high, and the motor device may not be started due to this. That is, when the motor device is started, a relatively small rotational speed command value is given to the motor device. Since the forward voltage Vf of the diode D10 is large, this rotational speed command value (that is, the second potential Vsp2) becomes the diode D10. In some cases, the motor does not start rotating.
よって、指令出力部10は式(2)に基づく補正を、モータ210が回転を開始するときの起動時に行うことが望ましい。これによって順方向電圧Vfの増大を抑制した第2電位Vsp2が回転速度指令値としてモータ装置に与えられるので、適切にモータ装置を起動することができる。一方で、モータ210が安定した回転速度に至った以降は、指令出力部10は、入力端21を経由して回転速度センサ240からの回転速度を得て、この回転速度と回転速度指令値との偏差に基づいてフィードバック制御(例えばPI制御)を行ってもよい。これによって、ダイオードD10の順方向電圧Vfの変動に拘わらず、モータの回転速度を適切に制御できる。
Therefore, it is desirable that the
Claims (5)
アノードと、前記出力端に接続されるカソードとを有するダイオード(D10)と、
前記ダイオード(D10)の前記アノードの第1電位(Vsp1)と、前記ダイオード(D10)の前記カソードの第2電位(Vsp2)とを検出する電圧検出部(101)と、
指令値(V_f)を出力する指令出力部(10)と、
前記指令値を入力し、前記指令値を変数とする関数(f(x)-1)に従って前記第1電位を前記アノードに印加する出力回路(11)と
を備え、
前記指令出力部において、
所定温度下及び所定電流が流れる状況下での前記第1電位と前記第2電位との差である基準両端電圧(Vf(typ))と、前記出力端に接続される負荷の動作に設定される制御とに基づいて設定される前記指令値を基準指令値(V_fduty0)とし、
前記基準両端電圧から前記関数の逆関数に従って求められる前記指令値の差分(f(Vf(typ)))を第1補正値とし、
前記電圧検出部によって検出された前記第1電位から前記関数の逆関数に従って求められる前記指令値(f(Vsp1))と、前記電圧検出部によって検出された前記第2電位から前記関数の逆関数に従って求められる前記指令値(f(Vsp2))との差分を第2補正値とし、
前記指令値を前記基準指令値から第1補正値を減算して前記第2補正値を加算して求める、負荷制御装置。 Output terminal (22),
A diode (D10) having an anode and a cathode connected to the output end;
A voltage detector (101) for detecting a first potential (Vsp1) of the anode of the diode (D10) and a second potential (Vsp2) of the cathode of the diode (D10);
Command output unit (10) that outputs the command value (V_f),
An output circuit (11) for inputting the command value and applying the first potential to the anode according to a function (f (x) −1 ) having the command value as a variable;
In the command output unit,
The reference terminal voltage (Vf (typ)), which is the difference between the first potential and the second potential under a condition where a predetermined temperature and a predetermined current flow, is set to the operation of the load connected to the output terminal. The command value set based on the control to be the reference command value (V_fduty0),
A difference (f (Vf (typ))) of the command value obtained from the reference both-end voltage according to an inverse function of the function is set as a first correction value,
The command value (f (Vsp1)) obtained from the first potential detected by the voltage detection unit according to the inverse function of the function, and the inverse function of the function from the second potential detected by the voltage detection unit. The difference from the command value (f (Vsp2)) obtained according to
A load control device that obtains the command value by subtracting a first correction value from the reference command value and adding the second correction value.
前記負荷制御装置(100)は、前記モータの回転速度を検出する回転速度検出部(240)を更に備え、
前記指令出力部(10)は、前記モータが回転を開始するときの起動時において前記基準指令値(V_fduty0)から前記第1補正値(f(Vftyp))を減算して前記第2補正値を加算して前記指令値を求め、前記モータの前記回転速度が所定値に至った以降は、前記回転速度検出部が検出した前記回転速度と前記基準電圧指令値と偏差に基づいて前記指令値を出力する、請求項1乃至4の何れか一つに記載の負荷制御装置。 The load is a motor device, and the command value (V_f) is a command value for the rotational speed of the motor (210) of the motor device,
The load control device (100) further includes a rotation speed detector (240) for detecting the rotation speed of the motor,
The command output unit (10) subtracts the first correction value (f (Vftyp)) from the reference command value (V_fduty0) during startup when the motor starts to rotate, and obtains the second correction value. The command value is obtained by addition, and after the rotation speed of the motor reaches a predetermined value, the command value is calculated based on the rotation speed, the reference voltage command value, and the deviation detected by the rotation speed detector. The load control device according to claim 1, wherein the load control device outputs the load control device.
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