JP2016021793A - 出力段の不感帯幅推定機能を有するモータ駆動装置 - Google Patents

出力段の不感帯幅推定機能を有するモータ駆動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明はパワー素子の出力段の不感帯幅Tを既存の回路を用いて追加回路無しで正確に推定することを目的とする。
【解決手段】本発明のモータ駆動装置は、複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から交流電圧を生成するインバータと、モータに入力される電流を検出する電流検出部と、電流指令及び電流検出値から電圧指令を生成する電流制御部と、インバータの出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅となるように、複数のパワー素子の駆動指令を生成するゲート駆動指令生成部と、複数のパワー素子のゲート駆動信号を出力するゲートドライブ回路部と、電流指令と電流検出値との差分から、複数のパワー素子のゲート駆動信号によって生じる出力段の不感帯幅を推定する不感帯幅推定部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図4

Description

本発明はモータ駆動装置に関し、特に出力段の不感帯幅推定機能を有するモータ駆動装置に関する。
工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータの駆動装置の典型的な構成例を図1に示す。図1は、直流電源から3相交流電力を生成するモータ駆動装置の回路である。インバータ100に含まれるスイッチング素子であるU相、V相、W相のそれぞれの上下2つのパワー素子Tr1〜Tr6のゲートに駆動信号を与えることにより、パワー素子をオン/オフさせ、モータ10に電力を供給している。D1〜D6はパワー素子Tr1〜Tr6にそれぞれ並列に接続されたダイオードである。モータ10に流れる電流はU相用電流検出部201及びV相用電流検出部202を含む電流検出部200により検出され、電流制御部300にフィードバックされる。
このとき、上下2つのパワー素子を交互にオン/オフさせるが、ある相の上下2つのパワー素子のオン/オフが切り替わる瞬間には、必ず両方のパワー素子がオフとなる期間(不感帯)を設ける(図2参照)。これは、上下2つのパワー素子が同時にオンしてしまうと上下2つのパワー素子が短絡状態となり、大電流がパワー素子に流れてパワー素子が故障してしまうためである。
不感帯について図2を用いて説明する。図2は図1に示したU相の上アームパワー素子であるTr1のゲートに信号A(A´)を印加し、U相の下アームパワー素子であるTr2のゲートに信号B(B´)を印加する場合の、信号A及びBの波形を示している。信号A及びBは、Highレベルのときにパワー素子がオンし、Lowレベルのときにパワー素子がオフする。上述したように、信号A及びBが共にHighレベルとなると、U相の上アームパワー素子であるTr1と、U相の下アームパワー素子であるTr2が同時にオン状態となり、これらのパワー素子が短絡状態となって破壊される恐れがある。そこで、信号A及びBが同時にHighレベルとなることを避けるために、パワー素子の出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子Tr1及びTr2のオン/オフが切り替わる瞬間における、上アーム及び下アームのパワー素子Tr1及びTr2が共にオフとなる期間、即ち、信号A及びBが共にLowレベルとなる期間である不感帯を設けている。この不感帯は所定の期間である不感帯幅を有し、例えば、ゲート駆動指令生成部400が設定した不感帯幅Tsetを有する。
モータ駆動装置では、モータを所望の回転数で回転させたり、所望の位置で停止させたりするために、モータに電圧を印加し、モータへ流す電流を制御している。しかし、上述のような不感帯が存在すると、モータに所望の電圧を印加することができず、モータへ所望の電流を流すことができない。
これに対して、既知の不感帯幅に対して、不感帯により印加できない分の電圧を電圧指令に加えたり、あるいは印加し過ぎる分の電圧を電圧指令から差し引いたりすることで、不感帯の影響を補正する技術(以下、「不感帯補正」という)が知られている(例えば、特許文献1)。
このような不感帯補正が正しく機能するためには、不感帯幅が正確に把握できていることが前提となっている。実際のモータ駆動装置では、図1に示すとおり、ゲート駆動指令生成部400が生成したパワー素子をオン/オフするための信号である信号A及び信号Bは、ゲートドライブ回路500に含まれる上アーム用ゲートドライブ回路501及び下アーム用ゲートドライブ回路502をそれぞれ通って、絶縁、増幅されて、実際には信号A´及び信号B´としてパワー素子のゲートへ入力される。その結果、ゲートドライブ回路500を通過する際に、パワー素子をオン/オフするための信号である信号A´及び信号B´には遅れが生じ、この遅れは回路部品の特性のばらつきなどが影響し、一定ではない。
上記のようにゲートドライブ回路500を介することによる不感帯幅の変動について図面を用いて説明する。図3はゲート駆動指令生成部400が生成したパワー素子をオン/オフするための信号である信号A及び信号Bと、ゲートドライブ回路500を通って絶縁、増幅されて、パワー素子Tr1,Tr2のゲートへ実際に入力される信号A´及び信号B´のそれぞれの波形を示す。信号A´は信号Aに対して、上アーム用ゲートドライブ回路501を介することにより時間Taだけ信号遅れが生じる。同様に、信号B´は信号Bに対して、下アーム用ゲートドライブ回路502を介することにより時間Tbだけ信号遅れが生じる。ゲート駆動指令生成部400が設定した信号A及び信号Bの不感帯幅をTsetとすると、上アーム及び下アームのそれぞれのパワー素子のゲートにおける信号A´及び信号B´の不感帯幅TはT=Tset+(Ta−Tb)で表される。ここで、図3に示すように、必ずしもTa=Tbとはならない。従って、T≠Tsetとなる場合が生じうる。
このように、図3に示すように、ゲート駆動指令生成部400が設定した不感帯幅Tsetと、パワー素子のゲートでの不感帯幅Tが異なる場合が有り得る。さらに、ゲートに入力された信号に応じてパワー素子がオン/オフする時間もパワー素子によって個体差があり、パワー素子の出力段での不感帯幅の差となって表れる。
即ち、ゲート駆動指令生成部400が設定した不感帯幅Tsetに対して、ゲート駆動指令生成部400が不感帯補正を行なったとしても、それは必ずしもパワー素子の出力段で適切な不感帯補正になっているとは限らない。むしろ、過補正や補正不足となり、モータの電流制御に悪影響を及ぼす場合もある。このように、従来技術では、パワー素子の出力段での不感帯幅Tを正確に把握することが困難であり、不感帯補正を適切に行うことができなかった。
これに対して、パワー素子の出力段に電圧測定回路などを付加して、実際のパワー素子の出力段の不感帯幅を測定することが考えられる。しかしながら、回路を追加するための実装面積やコストの面で不利であり、また1次〜2次回路間の絶縁が必要であったり、回路での測定誤差の問題など、様々な課題がある。
特開2012−254682号公報
本発明は、パワー素子の出力段の不感帯幅を既存の回路を用いて追加回路無しで正確に推定することが可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
本発明の実施例に係るモータ駆動装置は、工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータのモータ駆動装置であって、複数のパワー素子を備え、該複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から、モータを駆動するための交流電圧を生成するインバータと、インバータからモータに入力される電流を検出する電流検出部と、電流指令及び電流検出部で検出した電流検出値から電圧指令を生成する電流制御部と、電流制御部から電圧指令を受けて、インバータの出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅となるように、複数のパワー素子の駆動指令を生成するゲート駆動指令生成部と、ゲート駆動指令生成部から駆動指令を受けて複数のパワー素子のゲートを駆動する信号を出力するゲートドライブ回路部と、電流指令と電流検出値との差分から、複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる出力段の不感帯幅を推定する不感帯幅推定部と、を有することを特徴とする。
本発明のモータ駆動装置によれば、追加回路を設けることなく、パワー素子の出力段の不感帯幅を推定することができる。その結果、不感帯補正を適切に行うことができ、モータ電流制御の精度向上、ひいてはモータの制御精度向上が期待でき、工作機械などの高精度化に寄与することができる。
従来のモータ駆動装置の構成図である。 上アーム及び下アームのパワー素子のそれぞれのゲートに与えられる駆動指令であって、ゲート駆動指令生成部が設定した不感帯を設けた信号の波形を示す図である。 ゲート駆動指令生成部によって生成された複数のパワー素子の駆動指令、及びゲートドライブ回路部から出力されたパワー素子のゲートを駆動する信号の波形を示す図である。 本発明の実施例1に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 電流指令と電流検出値との差分E、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetと複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Tとの差分ΔTの関係を示す図である。 本発明の実施例1に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例2に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。 本発明の実施例2に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。 複数回測定した結果から得られた、電流指令と電流検出値との差分E、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetと複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Tとの差分ΔTの関係を示す図である。 本発明の実施例3に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明に係るモータ駆動装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
[実施例1]
まず、本発明の実施例1に係るモータ駆動装置について図面を用いて説明する。図4は、本発明の実施例1に係るモータ駆動装置の構成を示す図である。本発明の実施例1に係るモータ駆動装置101は、工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータ10の動作を制御するモータ駆動装置であって、インバータ1と、電流検出部2と、電流制御部3と、ゲート駆動指令生成部4と、ゲートドライブ回路部5と、不感帯幅推定部6と、を有している。
インバータ1は、複数のパワー素子Tr1〜Tr6を備え、該複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から、モータ10を駆動するための交流電圧を生成する。本実施例では3相のインバータを例にとって説明する。6個のパワー素子Tr1〜Tr6には、例えばIGBTを用いることができ、これらには還流ダイオードD1〜D6が並列に設けられている。Tr1はU相用上アームパワー素子であり、Tr2はU相用下アームパワー素子である。Tr3はV相用上アームパワー素子であり、Tr4はV相用下アームパワー素子である。Tr5はW相用上アームパワー素子であり、Tr6はW相用下アームパワー素子である。
電流検出部2は、インバータ1からモータ10に入力される電流を検出する。図4に示した実施例1に係るモータ駆動装置101においては、電流検出部2は、U相用電流検出部21及びV相用電流検出部22を備えている。本実施例ではU相電流及びV相電流を検出する場合を例にとっているが、これには限られず、3相のうちのいずれか1相のみの電流を検出するようにしてもよいし、他の2相、即ち、U相及びW相電流、あるいはV相及びW相電流を検出してもよいし、3相全ての電流を検出するようにしてもよい。電流検出部2によって検出された電流検出値Iは、電流制御部3及び不感帯幅推定部6に出力される。なお、本実施例では、U相電流Iu及びV相電流Ivを検出しているが、これらを代表して「I」と表すことにする。
電流制御部3は、電流指令Icmd及び電流検出部2で検出した電流検出値Iから電圧指令を生成する。生成された電圧指令はゲート駆動指令生成部4に出力される。
ゲート駆動指令生成部4は、電流制御部3から電圧指令を受けて、インバータ1の出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子(例えば、Tr1及びTr2)が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅Tsetとなるように、複数のパワー素子の駆動指令を生成する。U相上アームパワー素子Tr1のゲートに印加するための駆動指令を信号Aとし、U相下アームパワー素子Tr2のゲートに印加するための駆動指令を信号Bとすると、信号A及び信号Bの波形は図2に示すようになる。U相上アームパワー素子Tr1は信号AがHighレベルのときにオンとなり、Lowレベルのときにオフとなる。同様に、U相下アームパワー素子Tr2は信号BがHighレベルのときにオンとなり、Lowレベルのときにオフとなる。従って、信号A及び信号Bが共にLowレベルの場合にU相上アーム及び下アームのパワー素子Tr1及びTr2が共にオフとなり、この期間が不感帯幅である。ゲート駆動指令生成部4は、この不感帯幅が所定の不感帯幅Tsetとなるように、U相上アーム及び下アームのパワー素子の駆動指令である信号A及び信号Bを生成する。駆動指令はゲートドライブ回路5に出力される。
ゲートドライブ回路部5は、ゲート駆動指令生成部4から駆動指令を受けて複数のパワー素子のゲートを駆動する信号を出力する。ゲートドライブ回路部5は、上アーム用ゲートドライブ回路部51及び下アーム用ゲートドライブ回路部52を備えている。上アーム用ゲートドライブ回路部51は、U相上アームパワー素子Tr1、V相上アームパワー素子Tr3、及びW相上アームパワー素子Tr5を駆動する。一方、下アーム用ゲートドライブ回路部52は、U相下アームパワー素子Tr2、V相下アームパワー素子Tr4、及びW相下アームパワー素子Tr6を駆動する。
例えば、U相上アームパワー素子Tr1のゲートに印加される駆動指令を信号A´とし、U相下アームパワー素子Tr2のゲートに印加される駆動指令を信号B´とすると、これらの信号波形は図3に示すようになる。上述したように、U相上アームパワー素子Tr1のゲートに印加される駆動指令である信号A´は、ゲート駆動指令生成部4によって生成されたU相上アームパワー素子Tr1の駆動指令である信号Aに対して、ある時間Taだけ遅延する。同様に、U相下アームパワー素子Tr2のゲートに印加される駆動指令である信号B´は、ゲート駆動指令生成部4によって生成されたU相下アームパワー素子Tr2の駆動指令である信号Bに対して、ある時間Tbだけ遅延する。ここで、TaがTbと等しければ、信号A及び信号Bが共にLowレベルである、ゲート駆動指令生成部4が設定した不感帯幅Tsetと、信号A´及び信号B´が共にLowレベルである、パワー素子の出力段における不感帯幅Tは一致するはずである。しかしながら、信号A´は上アーム用ゲートドライブ回路部51により生成され、信号B´は下アーム用ゲートドライブ回路部52により生成されており、上アーム用ゲートドライブ回路部51を構成する部品と下アーム用ゲートドライブ回路部52を構成する部品との特性の差によって、遅延時間Ta及びTbは変化する。従って、ゲート駆動指令生成部4が設定した不感帯幅Tsetとパワー素子の出力段における不感帯幅Tは常に一致するとは限らない。本発明は、パワー素子の出力段における不感帯幅Tを電流検出値及びゲート駆動指令生成部4が設定した不感帯幅Tsetから推定するものである。この推定方法については後述する。
不感帯幅推定部6は、電流指令Icmdと電流検出値Iとの差分Eから、複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる出力段の不感帯幅Tを推定する。
例えば、電流指令Icmdと電流検出値Iとの差分E(=Icmd−I)、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetから、複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Tを定数A及びBを用いて以下の式により推定する。
T = Tset + A×(E−B) (1)
次に、不感帯幅Tの推定方法について詳細に説明する。モータ駆動装置において、電流指令としてあるステップ状の指令を与え、そのときの電流検出値の応答を測定して、電流制御系を評価する方法がある(電流ステップ応答測定)。
このとき、電流のフィードバック制御において、電流指令と電流検出値との差分に応じて次の電圧指令を生成する、いわゆる比例制御のみを行うと、定常状態においては電流指令と電流検出値とは一定の誤差(定常誤差)を持つ状態に落ち着く。このときの定常誤差分は、フィードバック制御系によって決まる一定の誤差となるはずであるが、実際には以下の誤差分なども含む。
(i)ゲート駆動指令生成部での不感帯幅と、パワー素子の出力段の不感帯幅との差による影響
(ii)電流検出部の検出誤差による影響
電流ステップ応答測定を行って、定常状態での電流指令と電流検出値との差分を測定し、その差分から上記(i)の影響による誤差を抜き出せば、パワー素子の出力段の不感帯幅を推定可能である。
ここで、そもそもフィードバック制御系によって決まる一定の誤差分は、制御系のゲインなどのパラメータが同一であれば、誤差分も同一である。一方、(ii)の電流検出部の検出誤差による影響としては、例えば電流を検出している2相間の電流検出回路のゲインにアンバランスがあったり、オフセットがあったり、といったことが考えられるが、一般には不感帯による影響より小さい場合が多い。仮に、電流検出回路のゲインアンバランスやオフセットの影響が無視できない場合は、別途ゲインアンバランスを補正する手法や、オフセットを除去する手法などが提案されており、それらを用いることで(ii)の影響は、無視できるほどに低減することが可能である。
以上より、電流ステップ応答測定によって得られる「電流指令と電流検出値との差分」から、不感帯の影響による誤差を抜き出し、実際のパワー素子の出力段の不感帯幅を推定することが可能である。具体的には、次のようにする。
あらかじめ、パワー素子の出力段の不感帯幅Tを測定したモータ駆動装置を、不感帯Tの幅のばらつき(T1,T2,T3,・・・)毎に何種類か準備して、それらの電流ステップ応答測定結果から、以下のようにデータを集めておく。電流指令Icmdと電流検出値Iの差分をE(=Icmd−I)として、「ゲート駆動指令生成部での不感帯幅Tsetと、パワー素子の出力段の不感帯幅Tとの差分」をΔT(=T−Tset)とすると、おおよそ以下のような関係式となる。
ΔT=A×(E−B) (2)
式(2)の関係をグラフに表すと図5のようになる。ここで、定数Bは上記のフィードバック制御系によって決まる誤差分であり、定数Aは特定の係数である。あらかじめ取得したデータから、上式の定数AとBを近似により求めておく。あるモータ駆動装置にて電流ステップ応答測定によりEを実測し、上記であらかじめ求めておいた定数AとBを使えば、上式よりΔTを求めることができる。
上記の方法により、容易にパワー素子の出力段の不感帯幅T = Tset + ΔTを推定することができる。また、モータ駆動装置には、電流制御に用いるための電流検出部がもともとあるため、追加回路は不要である。
次に、本発明の実施例1に係るモータ駆動装置を用いたパワー素子の出力段における不感帯幅の推定方法について説明する。図6は、本発明の実施例1に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。まず、ステップS101において、所定の電流指令Icmdを与えてモータ10を駆動する。
次に、ステップS102において、モータ10に入力される電流Iを電流検出部2により検出する。なお、本実施例では電流検出部2にU相用電流検出部21とV相用電流検出部22を設け、U相電流Iu及びV相電流Ivを測定する例を示しているが、説明を簡単にするために検出電流を単に「I」と表記する。
次に、ステップS103において、電流制御部3が、電流指令Icmdと電流検出値Iとの差分E(=Icmd−I)を計算する。
次に、ステップS104において、不感帯推定部6が、既知である定数A及びBを用いてゲート駆動指令生成部4が設定した不感帯幅Tsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Tとの差分ΔTを計算式ΔT=A×(E−B) により計算する。
次に、ステップS105において、不感帯推定部6が、パワー素子の出力段の不感帯幅Tを計算式T=Tset + ΔT を用いて計算する。
以上のようにして、パワー素子の出力段の不感帯幅を推定することができる。推定した不感帯幅を用いることによって、電流制御部3は、不感帯幅推定部6により推定された出力段の不感帯幅Tに応じて、不感帯により印加できない分の電圧を電圧指令に加算したり、あるいは印加し過ぎる分の電圧を電圧指令から減算したりすることによって、不感帯の影響を補正することができる。
以上の説明においては、U相の上アーム及び下アームパワー素子からなる出力段における不感帯幅を推定する例について説明したが、V相についても同様に不感帯幅を推定することができる。さらに、W相の電流を検出するためのW相用電流検出部を電流検出部2に設けることによってW相についても不感帯幅を推定することができる。
さらに、本実施例では1相のみの不感帯幅を推定する例を示したが、これには限られず、不感帯幅推定部6は、電流検出部2で検出される電流量を、3相電流の位相を変えて複数回測定することにより、3相それぞれの出力段の不感帯幅を推定するようにしてもよい。
さらに、出力段の不感帯幅Tを推定する場合は、電流制御部3は、出力段の不感帯幅Tを推定するための特定の動作モードで動作するようにしてもよい。
[実施例2]
次に、本発明の実施例2に係るモータ駆動装置について説明する。本発明の実施例2に係るモータ駆動装置102の構成を図7に示す。実施例2に係るモータ駆動装置102が、実施例1に係るモータ駆動装置101と異なっている点は、不感帯幅推定部6が、出力段の不感帯幅Tを推定するためのデータを記憶させる記憶部61を有する点である。実施例2に係るモータ駆動装置102のその他の構成は、実施例1に係るモータ駆動装置における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例2に係るモータ駆動装置によれば、不感帯幅推定部6が、出力段の不感帯幅Tを推定するためのデータを記憶させる記憶部61を有しているため、不感帯幅Tが異なる種々のモータ駆動装置について測定を行い、ゲート駆動指令生成部4が設定した不感帯幅Tsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Tとの差分ΔTを計算するための計算式ΔT=A×(E−B)における定数A及びBが未知の場合であっても、記憶部61に記憶した測定データを用いることにより定数A及びBを決定することができる。
次に、本発明の実施例2に係るモータ駆動装置の動作方法について説明する。図8は、本発明の実施例2に係るモータ駆動装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。まず、ステップS201において、所定の電流指令Icmdを与えてモータ10を駆動する。
次に、ステップS202において、モータ10に入力される電流Iを電流検出部2により検出する。なお、本実施例では電流検出部2にU相用電流検出部21とV相用電流検出部22を設け、U相電流Iu及びV相電流Ivを測定する例を示しているが、説明を簡単にするために検出電流を単に「I」と表記する点は実施例1と同様である。
次に、ステップS203において、電流制御部3が、電流指令Icmdと電流検出値Iとの差分E(=Icmd−I)を計算する。
次に、ステップS204において、予めパワー素子の出力段の不感帯幅Tを測定したモータ駆動装置を、不感帯の幅のばらつき(T1, T2, T3,…)毎に何種類か準備して、それらの電流ステップ応答測定を実行する。
次に、ステップS205において、電流ステップ応答測定の実行結果から、電流指令と電流検出値の差分(E1, E2, E3,…)、及びゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetとパワー素子の出力段の不感帯幅(T1, T2, T3,…)との差分(ΔT1, ΔT2, ΔT3,…)を用いて ΔT=A×(E−B) における定数A及びBを近似により求め記憶する。
電流ステップ応答測定の実行結果から、定数A及びBを算出する方法について説明する。例えば、3回の測定結果から定数A及びBを算出する場合を例にとって説明する。3回の測定により、電流指令と電流検出値の差分がE1, E2, E3であるときのそれぞれのゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetとパワー素子の出力段の不感帯幅T1, T2, T3との差分ΔT1, ΔT2, ΔT3であったとすると、これらの測定結果は図9に示すようにそれぞれ測定点α、β、γのようにプロットできる。これらの測定データを用いて最小二乗法等により、直線の傾きから定数Aが求められ、直線とx軸との交点から定数Bが求められる。
次に、ステップS206において、求めた定数A及びBを用いてゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetとパワー素子の出力段の不感帯幅Tとの差分ΔTを ΔT=A×(E−B) により計算する。
次に、ステップS207において、不感帯推定部6が、パワー素子の出力段の不感帯幅Tを計算式T=Tset + ΔT を用いて計算する。
以上のように、実施例2に係るモータ駆動装置によれば、定数A及びBが未知の場合であっても、定数A及びBを算出することができ、パワー素子の出力段における不感帯幅を計算することができる。
[実施例3]
次に、本発明の実施例3に係るモータ駆動装置について説明する。本発明の実施例3に係るモータ駆動装置103の構成を図10に示す。実施例3に係るモータ駆動装置103が、実施例1に係るモータ駆動装置101と異なっている点は、不感帯幅推定部6が、推定した出力段の不感帯幅Tを記憶させる不感帯幅記憶部62を有する点である。実施例3に係るモータ駆動装置103のその他の構成は、実施例1に係るモータ駆動装置における構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
実施例3に係るモータ駆動装置によれば、不感帯幅推定部6が、推定した出力段の不感帯幅Tを記憶させる不感帯幅記憶部62を有しているため、記憶した不感帯幅を用いることによって、電流制御部3は、不感帯幅推定部6により推定された出力段の不感帯幅Tに応じて、不感帯により印加できない分の電圧を電圧指令に加算したり、あるいは印加し過ぎる分の電圧を電圧指令から減算したりすることによって、不感帯の影響を補正することができる。
1 インバータ
2 電流検出部
3 電流制御部
4 ゲート駆動指令生成部
5 ゲートドライブ回路部
6 不感帯幅推定部
61 記憶部
62 不感帯幅記憶部
10 モータ

Claims (6)

  1. 工作機械の送り軸や主軸、あるいは産業機械、産業用ロボットのアーム等を駆動するモータのモータ駆動装置であって、
    複数のパワー素子を備え、該複数のパワー素子のスイッチングにより、直流電圧から、モータを駆動するための交流電圧を生成するインバータと、
    前記インバータからモータに入力される電流を検出する電流検出部と、
    電流指令及び前記電流検出部で検出した電流検出値から電圧指令を生成する電流制御部と、
    前記電流制御部から前記電圧指令を受けて、前記インバータの出力段を構成する上アーム及び下アームのパワー素子が共にオフとなる期間である出力段の不感帯幅が所定の不感帯幅となるように、前記複数のパワー素子の駆動指令を生成するゲート駆動指令生成部と、
    前記ゲート駆動指令生成部から前記駆動指令を受けて前記複数のパワー素子のゲートを駆動する信号を出力するゲートドライブ回路部と、
    前記電流指令と前記電流検出値との差分から、前記複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる出力段の不感帯幅を推定する不感帯幅推定部と、
    を有することを特徴とするモータ駆動装置。
  2. 前記不感帯幅推定部は、前記電流指令と前記電流検出値との差分E、及び前記ゲート駆動指令生成部が設定した不感帯幅Tsetから、前記複数のパワー素子のゲートを駆動する信号によって生じる不感帯幅Tを定数A及びBを用いて計算式T = Tset + A×(E−B)により推定する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
  3. 前記不感帯幅推定部は、前記電流検出部で検出される電流量を、3相電流の位相を変えて複数回測定することにより、3相それぞれの出力段の不感帯幅を推定する、請求項1または2に記載のモータ駆動装置。
  4. 前記電流制御部は、前記不感帯幅推定部により推定された前記出力段の不感帯幅Tに応じて、不感帯により印加できない分の電圧、あるいは印加し過ぎる分の電圧を、前記電圧指令に加算あるいは減算することによって、不感帯の影響を補正する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
  5. 前記出力段の不感帯幅Tを推定する場合は、前記電流制御部は、前記出力段の不感帯幅Tを推定するための特定の動作モードで動作する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
  6. 前記不感帯幅推定部は、推定した前記出力段の不感帯幅Tを記憶させる不感帯幅記憶部を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
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