JP2020054143A - モータ制御回路及びモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ制御の精度を向上できるモータ制御回路を得ること。【解決手段】モータ制御回路３−２は、モータへ交流電力を供給するインバータ回路のスイッチング動作を制御するパルス幅変調信号を出力する制御回路３１を備える。モータ制御回路３−２は、モータの回転速度の目標値を指定する速度指令信号の変化を検出し、速度指令信号が変化したことを示す信号を、割り込み信号として制御回路３１へ出力することにより、パルス幅変調信号の通電率を変更させる速度変化検出回路２０を備える。【選択図】図１２

Description

本発明は、モータへ交流電力を供給するインバータ回路のスイッチング動作を制御するモータ制御回路及びモータ制御装置に関する。

特許文献１には、インバータ回路のスイッチング動作を制御する技術が開示される。モータ制御は、モータの回転速度が速度指令信号の値に追従するように、インバータ回路のスイッチング素子の動作を制御するためのパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号の通電率を変更する動作である。

特開２０１８−１０７９１４号公報

しかしながら、特許文献１に代表される従来技術では、モータ制御を行う演算処理機能を含む制御部において、モータが故障又は劣化しているか否かを判定する異常判定、速度指令信号が変化したか否かを判定する速度変化判定なども行われる。そのため、制御部がモータ制御のみ行う場合に比べて、制御部の処理負担が大きくなり、速度指令信号の変化に対してモータ制御の応答性が低下して、モータ制御を精度良く行うことができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータ制御を行う演算処理機能を含む制御部の処理負担を軽減し、かつ、モータ制御の精度を向上できるモータ制御回路を得ることを目的とする。

本発明の実施の形態のモータ制御回路は、モータへ交流電力を供給するインバータ回路のスイッチング動作を制御する制御回路と、モータの故障又は劣化を判定するための判定情報を生成する判定情報生成回路とを備える。モータ制御回路は、判定情報に基づきモータが故障又は劣化しているか否かを判定し、モータが故障又は劣化していることを示す信号を、割り込み信号として制御回路１１へ出力する判定回路を備える。

本発明に係るモータ制御回路は、モータ制御の精度を向上できる、という効果を奏する。

実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示す図 実施の形態１に係るモータ制御回路の構成を示す図 実施の形態１に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態１に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態１に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャート 実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の構成を示す図 実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャート 実施の形態１に係るモータ制御回路の変形例を示す図 実施の形態２に係るモータ制御装置の構成を示す図 実施の形態２に係るモータ制御回路の構成を示す図 従来のモータ制御回路の構成を示す図 実施の形態２に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態２に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態２に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャート 実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の構成を示す図 実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャート 実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャート 実施の形態２に係るモータ制御回路の変形例を示す図 図２１に示すモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャート

以下に、本発明の実施の形態に係るモータ制御回路及びモータ制御装置の構成を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示す図である。モータ制御装置１００−１は、モータ４に交流電力を供給するインバータ回路１と、インバータ回路１に設けられるスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成する駆動信号生成回路２とを備える。またモータ制御装置１００−１は、インバータ回路１のスイッチング素子の動作を制御するためのＰＷＭ信号を生成するモータ制御回路３−１を備える。図１では、インバータ回路１に直流電力を供給するための整流回路、コンバータ回路、交流電源などの図示が省略されている。モータ４は交流電力によって回転する回転電機である。駆動信号は、駆動信号生成回路２に入力されるＰＷＭ信号が、スイッチング素子を駆動可能な電圧に変換されたものである。ＰＷＭ信号は、スイッチング動作を制御するためのハイレベル又はローレベルの２値をとる矩形波信号である。

次にモータ制御回路３−１の構成を説明する。図２は実施の形態１に係るモータ制御回路の構成を示す図である。モータ制御回路３−１は、ＰＷＭ信号を生成する制御回路１１と、モータ４の故障又は劣化を判定するための判定情報を生成する判定情報生成回路１２とを備える。またモータ制御回路３−１は、判定情報生成回路１２で生成される判定情報に基づき、モータ４が故障又は劣化しているか否かを判定し、モータ４が故障又は劣化していることを示す信号を、割り込み信号として演算処理機能を含む制御回路１１へ出力する判定回路１０を備える。判定回路１０は、従来では制御回路１１で実施されていた演算処理を代替することによって、制御回路１１の処理負担を軽減するための回路である。なおモータ４の劣化は、判定情報を長期間計測した際、判定情報の微小変化を検出することによって判定される。

判定情報生成回路１２で生成される判定情報は、電流検出部５で検出された電流の値を示す電流検出情報と、温度検出部６で検出された温度の値を示す温度検出情報と、電源電圧検出部７で検出された電源電圧の値を示す電圧検出情報との少なくとも一つを、ＡＤ変換器８によってディジタル値に変換された情報である。なお、判定情報生成回路１２に入力される検出情報は、モータ４が故障又は劣化しているか否かを判定するために必要な情報であればよく、電流検出情報、温度検出情報及び電圧検出情報に限定されるものではない。このように判定情報生成回路１２で生成される判定情報は、電流検出部５などで検出された検出情報がＡＤ変換器８でディジタル値に変換された結果の情報であるため、以下では「変換結果」と称する場合がある。

判定情報生成回路１２は、ＡＤ変換器８及びＡＤシーケンサ９を備える。ＡＤ変換器８は、電流検出情報と温度検出情報と電圧検出情報との少なくとも一つを、ディジタル値に変換して、変換結果をＡＤシーケンサ９に出力する。ＡＤシーケンサ９には、変換結果が保持され、ＡＤシーケンサ９に保持された変換結果は、判定回路１０に読み出される。

判定回路１０には、電流検出情報、温度検出情報及び電圧検出情報のそれぞれに対して比較される判定値４０が設定されている。判定値４０は、例えばモータ４が故障又は劣化しているときに検出される電流、温度、電源電圧を基準に設定される。

次にモータ制御回路３−１の動作を説明する。図３は実施の形態１に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図４は実施の形態１に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。制御回路１１では速度指令信号に基づきモータ制御が行われている（ステップＳ１）。速度指令信号は、モータ４の回転速度の目標値を指定する信号である。

電流検出情報と温度検出情報と電圧検出情報との少なくとも一つを受信したＡＤ変換器８では、これらの検出情報の値が、ＡＤシーケンサ９の取り扱い可能なディジタル値に変換される。ＡＤシーケンサ９では、一定周期毎にＡＤ変換器８の変換結果が保持され、ＡＤシーケンサ９は、当該周期が経過する度に変換終了信号を出力する。変換終了信号は、当該周期における変換結果の保持が終了したことを示す信号である。

判定回路１０は、変換終了信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２）。変換終了信号を受信していない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、ステップＳ１及びステップＳ２の処理が繰り返される。変換終了信号を受信した場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、判定回路１０は、ＡＤシーケンサ９に保持された変換結果を読み込む（ステップＳ３）。

判定回路１０は、読み込んだ変換結果の値と予め設定された判定値４０とを比較し、変換結果の値が判定値４０以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。変換結果の値が判定値４０未満である場合（ステップＳ４，Ｎｏ）、ステップＳ１からステップＳ４までの処理が繰り返される。変換結果の値が判定値４０以上である場合（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、判定回路１０は、変換結果の値が判定値４０以上となったことを通知する信号である割り込み信号を出力する（ステップＳ５）。割り込み信号を受信した制御回路１１は、例えばモータ４が故障又は劣化したことを外部機器に通知する信号を出力する動作である外部通知を行う（ステップＳ６）。

図５は実施の形態１に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図５には、制御回路１１の動作状態と、変換終了信号が変化するタイミングと、変換結果と、判定回路１０の判定処理が行われるタイミングと、割り込み信号が変化するタイミングとが示される。制御回路１１でモータ制御が行われているときに、１つ目の変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した場合、当該変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から一定期間Ｔ１が経過するまで、判定回路１０では判定処理が行われる。判定処理は、変換結果の値が判定値４０以上であるか否かを判定するステップＳ４の処理に相当する。判定処理は、判定回路１０で行われるため、制御回路１１のモータ制御が中断することはない。この判定処理では、例えば電流検出情報の値が判定値４０未満のため、割り込み信号はＬｏｗである。なお、変換終了信号は、ＬｏｗからＨｉｇｈに変化した直後に再びＬｏｗに変化する。

モータ制御が行われているときに、２つ目の変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈした場合、当該変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から一定期間Ｔ２が経過するまで、判定回路１０では、モータ４が故障又は劣化しているか否かを判定する判定処理が行われる。この判定処理では、例えば電流検出情報の値が判定値４０以上のため、割り込み信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。これにより、制御回路１１のモータ制御が中断され、外部通知が行われる。

図６は実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の構成を示す図である。図６に示されるモータ制御回路３００は、図２に示す判定回路１０及び制御回路１１の代わりに、制御回路１１Ａを備える。制御回路１１Ａでは、前述したモータ制御及び判定処理が行われる。

次にモータ制御回路３００の動作を説明する。図７は実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図８は実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。制御回路１１Ａでは、速度指令信号に基づきモータ制御が行われている（ステップＳ１１）。電流検出情報と温度検出情報と電圧検出情報との少なくとも一つを受信したＡＤ変換器８では、これらの検出情報の値が、ＡＤシーケンサ９の取り扱い可能なディジタル値に変換される。ＡＤシーケンサ９では、一定周期毎にＡＤ変換器８の変換結果が保持され、ＡＤシーケンサ９は、当該周期が経過したときに、変換終了信号を出力する。

制御回路１１Ａは、変換終了信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１２）。変換終了信号を受信していない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理が繰り返される。変換終了信号を受信した場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、制御回路１１Ａは、ＡＤシーケンサ９に保持された変換結果を読み込む（ステップＳ１３）。

制御回路１１Ａは、読み込んだ変換結果の値と予め設定された判定値４０とを比較し、変換結果の値が判定値４０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。変換結果の値が判定値４０未満である場合（ステップＳ１４，Ｎｏ）、ステップＳ１１からステップＳ１４までの処理が繰り返される。変換結果の値が判定値４０以上である場合（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、制御回路１１Ａは、外部通知を行う（ステップＳ１５）。

図９は実施の形態１の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図９には、制御回路１１Ａの動作状態と、変換終了信号が変化するタイミングと、変換結果とが示される。制御回路１１Ａでモータ制御が行われているときに、１つ目の変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した場合、当該変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から一定期間Ｔ１が経過するまで、制御回路１１Ａでは、モータ制御に代えて判定処理が行われる。判定処理は、変換結果の値が判定値４０以上であるか否かを判定するステップＳ１４の処理に相当する。判定処理は、制御回路１１Ａで行われるため、一定期間Ｔ１が経過するまでモータ制御は中断される。この判定処理では、例えば電流検出情報の値が判定値４０未満のため、外部通知は行われない。なお、変換終了信号は、ＬｏｗからＨｉｇｈに変化した直後に再びＬｏｗに変化する。

制御回路１１Ａでは、一定期間Ｔ１が経過した後、モータ制御が再開される。このモータ制御が行われているときに、２つ目の変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈした場合、当該変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から一定期間Ｔ２が経過するまで、制御回路１１Ａでは判定処理が行われる。この判定処理では、例えば電流検出情報の値が判定値４０以上のため、一定期間Ｔ２が経過したときに外部通知が行われる。

このように、比較例に係るモータ制御回路３００では、変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から一定期間Ｔ１，Ｔ２が経過するまで、制御回路１１Ａによる判定処理、すなわちモータ４が故障又は劣化しているか否かの判定が行われる。そのため、この判定処理中にモータ制御が中断される。

これに対して、実施の形態１に係るモータ制御回路３−１では、図５に示すように、変換終了信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から一定期間Ｔ１，Ｔ２が経過するまで、判定回路１０による判定処理が行われる。すなわち、従来では制御回路１１で実施されていた演算処理（異常判定処理）が判定回路１０に代替される。従ってモータ制御回路３−１では、モータ４が故障又は劣化しているか否かの判定処理と並行して、モータ制御が継続される。そのため、当該判定処理によってモータ制御が中断されることがない。このように、モータ制御が中断されないため、例えば図５に示される一定期間Ｔ１，Ｔ２の間に速度指令信号の値が変化した場合でも、速度指令信号の変化に対してモータ制御を即座に変更できる。具体的には、例えば、速度指令信号のオンデューティが長くなった場合にはＰＷＭ信号の通電率が大きくなり、速度指令信号のオンデューティが短くなった場合にはＰＷＭ信号の通電率が小さくなる。その結果、速度指令信号の変化に伴うモータ制御の応答性が向上する。また、制御回路１１で実施されていた演算処理（異常判定処理）が判定回路１０に代替されることによって、制御回路１１の処理負担が軽減される。

また、速度指令信号の値が短期間に頻繁に変化する場合でも、ＰＷＭ信号の通電率を遅延なく変更することができるため、モータ制御回路３−１を利用することにより、モータ故障判定、モータ劣化判定などを行いながら、複雑なモータ制御にも対応可能なモータ制御装置１００−１を得ることができる。また制御回路１１の演算負荷が軽減される分、より一層複雑なモータ制御が可能になる。また、モータ故障判定、モータ劣化判定などの結果、故障又は劣化が発生していると判断された場合には即座に外部通知を行うことも可能である。

図１０は実施の形態１に係るモータ制御回路の変形例を示す図である。図１０に示されるモータ制御回路３−１Ａは、通知端子１３を備える。通知端子１３は例えば判定回路１０と電気的に接続される。通知端子１３は、モータ４が故障していること、及びモータ４が劣化していることの少なくとも一つを、モータ制御回路３−１Ａの外部に設けられる回路へ通知するための端子である。なお、通知端子１３には、例えば判定情報生成回路１２と判定回路１０と制御回路１１とが設けられるプリント基板上に設置される金属端子、判定回路１０を構成するプロセッサの端子などを利用できる。

判定回路１０は、変換結果の値が判定値４０以上のときには、通知端子１３に印加される電圧の値を、変換結果の値が判定値４０未満のときに通知端子１３に印加される電圧の値よりも高くし、又は低くする。すなわち、通知端子１３に印加される電圧が異なる値に変更される。モータ制御回路３−１Ａの外部に設けられる回路は、通知端子１３に印加される電圧の変化量が、例えばモータ４が故障又は劣化したことなどを検出するための規定値よりも増加したことを検出することによって、モータ４が故障又は劣化したことを検出できる。

このように通知端子１３を設けることによって、制御回路１１による外部通知動作が行われなくとも、通知端子１３に印加される電圧が変化するだけで、モータ４の故障、劣化などが外部回路に伝達される。従って、制御回路１１の外部通知動作が不要になり、制御回路１１の演算負荷がより一層軽減される。

実施の形態２．
図１１は実施の形態２に係るモータ制御装置の構成を示す図である。以下では、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分について述べる。実施の形態２に係るモータ制御装置１００−２は、実施の形態１のモータ制御回路３−１の代わりにモータ制御回路３−２を備える。

図１２は実施の形態２に係るモータ制御回路の構成を示す図である。実施の形態２に係るモータ制御回路３−２は、ＰＷＭ信号を生成する制御回路３１と速度変化検出回路２０とを備える。速度変化検出回路２０は、第１キャプチャ２１、第２キャプチャ２２、カウンタクロック２３及び比較回路２４を備える。図１３は従来のモータ制御回路の構成を示す図である。従来のモータ制御回路３−２'は、ＰＷＭ信号を生成する制御回路３１'と速度変化検出回路２０'とを備える。速度変化検出回路２０'は、第１キャプチャ２１、第２キャプチャ２２及びカウンタクロック２３を備える。カウンタクロック２３は、一定周期のクロック信号を発生する。第１キャプチャ２１は、速度指令信号がＨｉｇｈの時間を計測するために、例えば速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化するまでの期間に発生するクロック信号を計数し、計数結果を第１カウンタ値として保持する。第１キャプチャ２１は第１カウンタ値を保持するレジスタである。第１キャプチャ２１の第１カウンタ値は、例えば、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化したときに更新される。第２キャプチャ２２は、例えば、更新される前に第１キャプチャ２１で保持されていた第１カウンタ値をコピーして、第２カウンタ値として保持する。第２カウンタ値が保持されるタイミングは、例えば速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化したときである。第２キャプチャ２２は第２カウンタ値を保持するレジスタである。従来の制御回路３１'には、第１キャプチャ２１に保持される最新の第１カウンタ値と、第２キャプチャ２２に保持される最新の第２カウンタ値とが入力される。制御回路３１'は、第１カウンタ値と第２カウンタ値との差分、すなわち速度指令信号の速度差を検出し、速度差がある閾値以上であるか否かを判定する演算を実施する。このように従来のモータ制御回路３−２'では、速度指令信号の変化判定処理が制御回路３１'で実施され、制御回路３１'では、速度指令信号の速度差が殆ど無い場合でも、一定周期で速度差が閾値以上であるか否かを判定する演算が行われる。これに対して実施の形態２に係るモータ制御回路３−２は、速度変化検出回路２０が備える比較回路２４によって速度差が閾値以上であるか否かの判定が行われ、速度差が閾値を超えた場合にのみ、速度変化検出回路２０からの信号により、制御回路３１がモータ制御を変更するように構成されているため、制御回路３１の処理負担が軽減される。

速度変化検出回路２０には、速度指令信号を入力するための入力端子５０が接続される。速度変化検出回路２０は、入力端子５０を介して入力される速度指令信号の変化を検出し、速度指令信号が変化したことを示す信号を、割り込み信号として制御回路３１へ出力することにより、ＰＷＭ信号の通電率を変更させる。

比較回路２４は、第１キャプチャ２１に保持される最新の第１カウンタ値と、第２キャプチャ２２に保持される最新の第２カウンタ値とを比較することによって、速度指令信号の変化を検出して、速度指令信号が変化したことを示す信号を出力する。

次にモータ制御回路３−２の動作を説明する。図１４は実施の形態２に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図１５は実施の形態２に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。制御回路３１では、速度指令信号に基づきモータ制御が行われている（ステップＳ２１）。速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化していないとき（ステップＳ２２，Ｎｏ）、ステップＳ２１及びステップＳ２２の処理が繰り返される。速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化したとき（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、第１キャプチャ２１は、クロック信号を計数して第１カウンタ値を求める（ステップＳ２３）。

その後、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化するまでステップＳ２３及びステップＳ２４の処理が繰り返され（ステップＳ２４，Ｎｏ）、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化したとき（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、第１キャプチャ２１の第１カウンタ値が更新される。このとき第２キャプチャ２２は、更新される直前の第１カウンタ値を第２カウンタ値として保持する（ステップＳ２５）。

その後、速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化するまでステップＳ２５及びステップＳ２６の処理が繰り返され（ステップＳ２６，Ｎｏ）、速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化したとき（ステップＳ２６，Ｙｅｓ）、比較回路２４は、第１カウンタ値と第２カウンタ値とを比較し、第２カウンタ値が第１カウンタ値と異なるか否かを判定する（ステップＳ２７）。第２カウンタ値が第１カウンタ値と同じである場合（ステップＳ２７，Ｎｏ）、ステップＳ２１からステップＳ２７までの処理が繰り返される。第２カウンタ値が第１カウンタ値と異なる場合（ステップＳ２７，Ｙｅｓ）、比較回路２４は割り込み信号を出力する（ステップＳ２８）。割り込み信号を受信した制御回路３１は、モータ制御を変更する（ステップＳ２９）。

図１６は実施の形態２に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図１６には、速度指令信号と、第１カウンタ値と、第２カウンタ値と、割り込み信号と、制御回路３１の動作状態とが示される。Ｔで示される期間は、速度指令信号の変化周期である。Ｔ_ｏｎ１、Ｔ_ｏｎ２、Ｔ_ｏｎ３で示される期間は、速度指令信号がＨｉｇｈの時間、すなわち速度指令信号がオンとなっている時間である。Ｔ_ｏｎ１及びＴ_ｏｎ２は、互いに等しく、Ｔ_ｏｎ３は、Ｔ_ｏｎ１及びＴ_ｏｎ２のそれぞれよりも短い。第１キャプチャ２１に保持される第１カウンタ値７１は、Ｔ_ｏｎ１に対応しており、例えば「１０」である。第１カウンタ値７２は、Ｔ_ｏｎ２に対応しており、例えば「１０」である。第１カウンタ値７３は、Ｔ_ｏｎ３に対応しており、例えば「３」である。第２キャプチャ２２に保持される第２カウンタ値８１は、第１カウンタ値７１に対応しており、例えば「１０」である。同様に、第２カウンタ値８２は、第１カウンタ値７２に対応しており、「１０」であり、第２カウンタ値８３は、第１カウンタ値７３に対応しており、「３」である。

第１カウンタ値７２と第２カウンタ値８１とが比較された場合、第１カウンタ値７２と第２カウンタ値８１は互いに同じ値のため、割り込み信号はＬｏｗのままである。すなわち、割り込み信号は出力されない。第１カウンタ値７３と第２カウンタ値８２とが比較された場合、第１カウンタ値７３と第２カウンタ値８２は互いに異なる値のため、割り込み信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。すなわち、割り込み信号が出力される。割り込み信号が出力されたとき、制御回路３１は、速度指令信号が変化したと判断して、モータ４の回転速度が、変化後の速度指令信号の値に追従するようにＰＷＭ信号を生成、すなわちモータ制御を変更する。図１６の例では、第２カウンタ値８２が第１カウンタ値７３よりも大きいため、ＰＷＭ信号の通電率が増加するようにモータ制御が行われる。

実施の形態２に係るモータ制御回路３−２では、速度変化判定が速度変化検出回路２０で行われるため、制御回路３１のモータ制御に係る演算負荷は、速度変化判定によって増加することがない。

図１７は実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の構成を示す図である。図１７に示されるモータ制御回路４００は、図１２に示す速度変化検出回路２０及び制御回路３１の代わりに、キャプチャタイマ２０Ａ及び制御回路３１Ａを備える。制御回路３１Ａではモータ制御及び速度変化判定が行われる。キャプチャタイマ２０Ａは、カウンタクロック２３及びキャプチャ２５を備える。キャプチャ２５は、速度指令信号がＨｉｇｈの時間を計測するために、例えば速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化するまでの期間に発生するクロック信号を計数し、計数結果をカウンタ値として保持する。クロック信号はカウンタクロック２３から出力される信号である。

次にモータ制御回路４００の動作を説明する。図１８は実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのシーケンスチャートである。図１９は実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。制御回路３１Ａでは速度指令信号に基づきモータ制御が行われている（ステップＳ３１）。速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化していないとき（ステップＳ３２，Ｎｏ）、ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理が繰り返される。速度指令信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化したとき（ステップＳ３２，Ｙｅｓ）、キャプチャ２５はクロック信号を計数してカウンタ値を求める（ステップＳ３３）。

その後、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化するまでステップＳ３３及びステップＳ３４の処理が繰り返され（ステップＳ３４，Ｎｏ）、速度指令信号がＨｉｇｈからＬｏｗに変化したとき（ステップＳ３４，Ｙｅｓ）、カウンタ値が更新され、キャプチャ２５は、カウンタ値が更新されたことを示すカウンタ更新信号を出力する（ステップＳ３５）。

カウンタ更新信号を受信した制御回路３１Ａは、キャプチャ２５に保持されるカウンタ値を読み込み（ステップＳ３６）、更新前のカウンタ値と更新後のカウンタ値とを比較する（ステップＳ３７）。比較の結果、カウンタ値が同じである場合（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、ステップＳ３６及びステップＳ３７の処理が繰り返される。カウンタ値が異なる場合（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、制御回路３１Ａは、モータ制御を変更する（ステップＳ３８）。このように、制御回路３１Ａは、モータ制御を行いながら、更新前のカウンタ値を保持すると共に、更新前のカウンタ値と更新後のカウンタ値とを比較する。

図２０は実施の形態２の比較例に係るモータ制御回路の動作を説明するためのタイムチャートである。図２０には、速度指令信号と、カウンタ値と、カウンタ更新信号と、速度変化が検出されるタイミングと、制御回路の動作状態とが示される。Ｔ_ｏｎ１、Ｔ_ｏｎ２、Ｔ_ｏｎ３で示される期間は、速度指令信号がＨｉｇｈの時間、すなわち速度指令信号がオンとなっている時間である。Ｔ_ｏｎ１及びＴ_ｏｎ２は、互いに等しく、Ｔ_ｏｎ３は、Ｔ_ｏｎ１及びＴ_ｏｎ２のそれぞれよりも短い。カウンタ値９１は、Ｔ_ｏｎ１に対応しており、例えば「１０」である。カウンタ値９２は、Ｔ_ｏｎ２に対応しており、例えば「１０」である。カウンタ値９３は、Ｔ_ｏｎ３に対応しており、例えば「３」である。

カウンタ値９１とカウンタ値９２とが比較された場合、カウンタ値９１とカウンタ値９２は互いに同じ値のため、速度変化は検出されない。カウンタ値９２とカウンタ値９３とが比較された場合、カウンタ値９２とカウンタ値９３は互いに異なる値のため、速度変化が検出される。速度変化が検出されたとき、制御回路３１Ａは、速度指令信号が変化したと判断して、モータ４の回転速度が、変化後の速度指令信号の値に追従するように、ＰＷＭ信号の通電率を変更する。比較例に係るモータ制御回路４００では、速度変化判定が制御回路３１Ａで行われるため、制御回路３１Ａの演算負荷は、モータ制御に係る演算のみが行われる場合に比べて増加する。

これに対して、実施の形態２に係るモータ制御回路３−２では、速度変化判定が速度変化検出回路２０で行われる。そのため、制御回路３１はモータ制御のみを行うことができる。従って、制御回路３１の演算負荷が軽減され、速度指令信号が変化した場合でも、速度指令信号の変化に対してモータ制御を即座に変更できる。その結果、速度指令信号の変化に伴うモータ制御の応答性が向上する。また、速度指令信号の値が短期間に頻繁に変化する場合でも、ＰＷＭ信号の通電率を遅延なく変更することができるため、複雑なモータ制御にも対応可能なモータ制御装置１００−２を得ることができる。また制御回路３１の演算負荷が軽減される分、より一層複雑なモータ制御が可能になる。

図２１は実施の形態２に係るモータ制御回路の変形例を示す図である。図２１に示されるモータ制御回路３−２Ａの速度変化検出回路２０は、比較回路２４の代わりに比較回路２４Ａを備える。比較回路２４Ａでは、変化前の速度指令信号と変化後の速度指令信号との差分が演算され、この差分が、比較回路２４Ａに設定される判定値６０に対して比較される。また比較回路２４Ａは、差分と判定値６０とを比較した結果、差分が判定値６０未満のときには割り込み信号を出力せず、差分が判定値６０以上のときには割り込み信号を出力する。なお、比較回路２４Ａの判定処理は、これに限定されず、比較回路２４Ａは、差分が判定値６０以下のときには割り込み信号を出力せず、差分が判定値６０を超えるときには割り込み信号を出力するように構成してもよい。

次にモータ制御回路３−２Ａの動作を説明する。図２２は図２１に示すモータ制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。図２２に示されるステップＳ２１からステップ２７までの処理は、図１５に示されるステップＳ２１からステップ２７までの処理と同様のため、説明を割愛する。

ステップＳ２７の処理の後、比較回路２４Ａは、変化前の速度指令信号と変化後の速度指令信号との差分を演算する。すなわち、第１キャプチャ２１に保持される第１カウンタ値と、第２キャプチャ２２に保持される第２カウンタ値との差分を演算する。比較回路２４Ａは、演算された差分が判定値６０以上か否かを判断する（ステップＳ３０，Ｙｅｓ）。差分が判定値６０未満の場合（ステップＳ３０，Ｎｏ）、ステップＳ２１からステップＳ３０までの処理が繰り返される。演算された差分が判定値６０以上の場合（ステップＳ３０，Ｙｅｓ）、ステップＳ２８及びステップＳ２９の処理が行われる。ステップＳ２８及びステップＳ２９の処理は、図１５に示されるステップＳ２８及びステップＳ２９の処理と同様のため、説明を割愛する。

例えば第１カウンタ値が「３」であり、第２カウンタ値が「１０」である場合、差分は「７」となる。そして判定値６０の値が例えば「２」の場合には、差分「７」は判定値６０以上のため、モータ制御が変更される。一方、第１カウンタ値が「９」であり、第２カウンタ値が「１０」である場合、差分は「１」となるため、判定値６０の値が例えば「２」の場合には、差分「１」は判定値６０未満となり、モータ制御は変更されない。

モータ制御回路３−２Ａでは、例えばモータ制御回路３−２Ａの周囲に設けられるプロセッサなどから発生するノイズによって、速度指令信号の波形が歪んだ場合でも、速度指令信号の小さな変化に対してはモータ制御を変化させずに済むため、ロバスト性の高いモータ制御装置１００−２を得ることができる。また、モータ制御回路３−２Ａでは、速度指令信号が特定の値だけ変化したときのみ、モータ制御を変化させることができるため、制御回路３１における演算動作に伴う処理負担が軽減される共に電力消費量を軽減できる。

なお、本発明の実施の形態２に係るモータ制御回路３−２，３−２Ａは、モータの回転速度を判別するモータ回転速度判別回路（制御回路３１）を備え、モータの回転速度に応じてモータ駆動波形生成処理の切り替えを行うように構成されている。また本発明の実施の形態２に係るモータ制御回路３−２，３−２Ａは、速度変化検出回路２０を備え、速度指令信号の変化を検出するように構成されている。また本発明の実施の形態２に係るモータ制御回路３−２，３−２Ａは、ハードウェアのみで速度指令信号の変化を検出してモータ制御に反映させるものである。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ インバータ回路、２ 駆動信号生成回路、３−１，３−１Ａ，３−２，３−２'，３−２Ａ モータ制御回路、４ モータ、５ 電流検出部、６ 温度検出部、７ 電源電圧検出部、８ ＡＤ変換器、９ ＡＤシーケンサ、１０ 判定回路、１１，１１Ａ 制御回路、１２ 判定情報生成回路、１３ 通知端子、２０，２０' 速度変化検出回路、２０Ａ キャプチャタイマ、２１ 第１キャプチャ、２２ 第２キャプチャ、２３ カウンタクロック、２４，２４Ａ 比較回路、２５ キャプチャ、３１，３１' 制御回路、３１Ａ 制御回路、４０ 判定値、５０ 入力端子、６０ 判定値、７１，７２，７３ 第１カウンタ値、８１，８２，８３ 第２カウンタ値、９１，９２，９３ カウンタ値、１００−１，１００−２ モータ制御装置、３００，４００ モータ制御回路。

Claims (4)

1. モータへ交流電力を供給するインバータ回路のスイッチング動作を制御するパルス幅変調信号を出力する制御回路と、
   前記モータの回転速度の目標値を指定する速度指令信号の変化を検出し、前記速度指令信号が変化したことを示す信号を、割り込み信号として前記制御回路へ出力することにより、前記パルス幅変調信号の通電率を変更させる速度変化検出回路と、
   を備えるモータ制御回路。
2. 前記速度変化検出回路には、変化前の前記速度指令信号と変化後の前記速度指令信号との差分と比較される判定値が設定され、
   前記速度変化検出回路は、前記差分と前記判定値とを比較した結果、前記差分が前記判定値未満のとき又は前記判定値以下のときには前記割り込み信号を出力せず、
   前記制御回路は、前記割り込み信号が出力されないときには前記パルス幅変調信号の通電率を変更しない請求項１に記載のモータ制御回路。
3. 前記速度変化検出回路には、変化前の前記速度指令信号と変化後の前記速度指令信号との差分と比較される判定値が設定され、
   前記速度変化検出回路は、前記差分と前記判定値とを比較した結果、前記差分が前記判定値を超えるとき又は前記判定値以上のときには前記割り込み信号を出力し、
   前記制御回路は、前記割り込み信号が出力されたときには前記パルス幅変調信号の通電率を変更する請求項２に記載のモータ制御回路。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のモータ制御回路と、
   前記インバータ回路と、
   前記パルス幅変調信号に基づき、前記インバータ回路に設けられるスイッチング素子を動作させる駆動信号を生成する駆動信号生成回路と
   を備えるモータ制御装置。

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