JP2844602B2 - Drive device for torque motor - Google Patents

Drive device for torque motor

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JP2844602B2
JP2844602B2 JP63108224A JP10822488A JP2844602B2 JP 2844602 B2 JP2844602 B2 JP 2844602B2 JP 63108224 A JP63108224 A JP 63108224A JP 10822488 A JP10822488 A JP 10822488A JP 2844602 B2 JP2844602 B2 JP 2844602B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トルクモータの駆動装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a driving device for a torque motor.

従来の技術 従来から、トルクモータを用いた制御方式において
は、所望するトルクの方向に応じてトルクモータに正負
いずれかの電圧を印加し、該トルクモータを駆動する装
置が用いられてきた。一般的には正のトルクを必要とす
るときには正方向の電圧が、負のトルクを必要とすると
きには逆の負の電圧が、所望するトルク量に対応して設
定され、トルクモータに印加される。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a control system using a torque motor, a device that drives the torque motor by applying either positive or negative voltage to the torque motor according to a desired torque direction has been used. Generally, when a positive torque is required, a positive voltage is set, and when a negative torque is required, a reverse negative voltage is set corresponding to a desired torque amount and applied to the torque motor. .

しかしながらこのような駆動装置は、トルクモータ1
の電気磁気的特性により、その入力対出力特性にヒステ
リシスが生じることは避けられず、制御動作上の誤差を
招来する原因となる。
However, such a driving device is a torque motor 1
Inevitably, hysteresis occurs in the input-output characteristics due to the electro-magnetic characteristics described above, which causes an error in the control operation.

先行技術では、上述のヒステリシスの影響を打消すた
めに、トルクモータの駆動回路の入力端子に第4図に示
される入力電圧vを常時加える方法が提案されている。
第4図において、入力電圧vはたとえば数10Hz〜数kHz
の交番電圧であり、要求されるトルクに応じて正負それ
ぞれの方向の印加時間w1,w2を可変する。たとえば正方
向のトルクが必要な場合には、要求されるトルクに応じ
て正方向の電圧印加時間w1を増し、負方向のトルクが必
要なときは負方向の電圧印加時間wを2をトルクに応じ
て増す。即ち入力電圧vの1周期T1中の、要求される方
向に対応した方向の電圧印加率Aを増す方法であつて、
正方向入力電圧印加率A1は、 A1=(W1/T1)×100 (%) ……(1) 負方向入力電圧印加率A2は A2=(W2/T1)×100 (%) ……(2) で表される。ただしA1+A2=100(%)である。したが
つて要求されるトルクが零のときは正負両方向に印加さ
れる入力電圧の印加率A1,A2は等しく50%である。また
いずれかの方向にトルクが要求される場合には、その方
向に対応する電圧印加率を増し、反対方向の電圧印加率
を減じる。最大トルクが要求される場合には、その方向
に対応する電圧印加率Aを100%とする。
In the prior art, a method has been proposed in which the input voltage v shown in FIG. 4 is constantly applied to the input terminal of the drive circuit of the torque motor in order to cancel the above-mentioned effect of the hysteresis.
In FIG. 4, the input voltage v is, for example, several tens Hz to several kHz.
And the application times w1 and w2 in the positive and negative directions are varied according to the required torque. For example, when a positive direction torque is required, the positive direction voltage application time w1 is increased according to the required torque, and when a negative direction torque is required, the negative direction voltage application time w is reduced to 2 as the torque. Increase accordingly. That is, a method of increasing the voltage application rate A in a direction corresponding to a required direction in one cycle T1 of the input voltage v,
The positive input voltage application rate A1 is A1 = (W1 / T1) x 100 (%) ... (1) The negative input voltage application rate A2 is A2 = (W2 / T1) x 100 (%) ... (2) ). However, A1 + A2 = 100 (%). Accordingly, when the required torque is zero, the application rates A1 and A2 of the input voltages applied in both the positive and negative directions are equally 50%. When a torque is required in any direction, the voltage application rate corresponding to the direction is increased, and the voltage application rate in the opposite direction is reduced. When the maximum torque is required, the voltage application rate A corresponding to the direction is set to 100%.

トルクモータの駆動は、第5図に示される駆動回路1
で行われる。第5図において、4個のトランジスタQ1〜
Q4は、ブリツジ接続され、スイツチング素子として機能
する。トランジスタQ1,Q4のベースが共通に接続されて
いる入力端子a側に入力電圧v1が印加される期間w1で
は、トランジスタQ1,14が導通し、トランジスタQ2,Q3は
遮断され、電流I1が駆動電源Vmから実線で示される方向
に流れ、トルクモータ2は正方向のトルクを発生する。
トランジスタQ2,Q3のベースが共通に接続されている入
力端子b側に入力電圧v2が印加される期間w2では、トラ
ンジスタQ2,Q3が導通し、トルクモータ2内には破線で
示される方向に電流I2が流れ、トルクモータ2は負方向
のトルクを発生する。したがつて前掲第4図に示される
交番波形を入力端子a,bに印加し、かつその電圧印加率A
1,A2を設定することによつて、トルクモータ2から所望
のトルクを発生させることができる。
The driving of the torque motor is performed by a driving circuit 1 shown in FIG.
Done in In FIG. 5, four transistors Q1 to Q1
Q4 is bridge-connected and functions as a switching element. In a period w1 in which the input voltage v1 is applied to the input terminal a side to which the bases of the transistors Q1 and Q4 are commonly connected, the transistors Q1 and 14 are turned on, the transistors Q2 and Q3 are turned off, and the current I1 is Vm flows in the direction indicated by the solid line, and the torque motor 2 generates a forward torque.
During a period w2 in which the input voltage v2 is applied to the input terminal b to which the bases of the transistors Q2 and Q3 are commonly connected, the transistors Q2 and Q3 conduct and the current flows in the torque motor 2 in the direction indicated by the broken line. I2 flows, and the torque motor 2 generates a negative torque. Accordingly, the alternating waveform shown in FIG. 4 is applied to the input terminals a and b, and the voltage application rate A
By setting 1, A2, a desired torque can be generated from the torque motor 2.

このようにトルクモータに交番に電圧を印加し、とく
にトルクが零のときもトルクモータに正負等量の電圧を
印加することにより、入力であるトルク指令値と、出力
であるトルクが直線的に対応し、ヒステリシスが除去さ
れた入出力特性を得ることができる。
In this way, by alternately applying a voltage to the torque motor, and in particular, when the torque is zero, by applying a voltage of equal magnitude to the torque motor, the input torque command value and the output torque are linearly adjusted. Correspondingly, input / output characteristics from which hysteresis has been removed can be obtained.

発明が解決しようとする課題 しかしながら先行技術による上述のようなトルクモー
タの駆動装置は、ヒステリシスの除去には効果的である
が、トルクモータ駆動回路1には常時入力電圧が印加さ
れる結果、トルクが零の場合にも第4図の破線で示され
るような電流iがトルクモータ2内を流れる。したがつ
てジュール熱がトルクモータ2から常に発生し、温度上
昇の要因となるばかりでなく、消費電力も大きくなる。
However, although the above-described torque motor driving device according to the prior art is effective in removing hysteresis, the input voltage is constantly applied to the torque motor driving circuit 1 so that the torque Is zero, the current i as shown by the broken line in FIG. Accordingly, Joule heat is always generated from the torque motor 2 and causes not only a rise in temperature but also an increase in power consumption.

そこで上述の問題点を解決するために、第2先行技術
として、第6図に示されるような波形のパルス信号を作
成し、この波形に基づいてトルクモータの駆動回路を制
御する方法が提案されている(たとえば特願昭61−2302
94)。
In order to solve the above-mentioned problem, a method of generating a pulse signal having a waveform as shown in FIG. 6 and controlling a drive circuit of a torque motor based on the waveform has been proposed as a second prior art. (For example, Japanese Patent Application No. 61-2322
94).

第6図に示される波形の正の期間w1ではトルクモータ
は正方向に通電され、負の期間w2では負方向に通電され
る。1周期T2中に含まれるそれぞれの期間w1,w2の割合
を電圧印加率A1,A2で表すことは、前述の先行技術と同
様であつて、トルクモータに要求されるトルクに応じて
電圧印加率A、即ち正方向の電圧印加期間w1あるいは負
方向の電圧印加期間w2が可変される。要求されるトルク
が小さいかあるいは零のときには、その1周期T2中に無
電圧期間w3が設けられる。
In the positive period w1 of the waveform shown in FIG. 6, the torque motor is energized in the positive direction, and in the negative period w2, the torque motor is energized in the negative direction. The ratio of each of the periods w1 and w2 included in one cycle T2 is represented by the voltage application rates A1 and A2 in the same manner as in the prior art described above, and the voltage application rates are determined according to the torque required for the torque motor. A, that is, the positive direction voltage application period w1 or the negative direction voltage application period w2 is varied. When the required torque is small or zero, a no-voltage period w3 is provided in one cycle T2.

トルクモータに要求されるトルクが零のときには、正
方向電圧印加率A1と負方向電圧印加率A2を等しく、たと
えばそれぞれ10%とし、残余の無電圧期間w3を80%とす
る。このように無電圧期間w3を設け、トルクが零のとき
にはトルクモータ中に流れる電流値を抑制するようにし
たので、無電圧期間w3での電力消費、したがつてトルク
が零の場合における発熱量を抑制することができる。
When the torque required for the torque motor is zero, the positive voltage application rate A1 and the negative voltage application rate A2 are equal, for example, 10%, respectively, and the remaining no-voltage period w3 is 80%. As described above, the no-voltage period w3 is provided, and when the torque is zero, the value of the current flowing through the torque motor is suppressed. Therefore, the power consumption during the no-voltage period w3, and therefore, the heat generation when the torque is zero. Can be suppressed.

しかしながら、このような第2先行技術による方法か
ら得られるトルクモータの入出力特性は、第7図に示さ
れるように、トルク指令値jが零付近でトルク出力値τ
が非直線性となり、前記第1先行技術による方式より誤
差の多い結果となる。これは前記パルス信号は、第6図
に示されるように正負対称波形であるが、対応してトル
クモータに流れる電流i2に位相遅れを生じ、その電流波
形は正負非対称となるからである。
However, the input / output characteristics of the torque motor obtained by the method according to the second prior art are, as shown in FIG. 7, the torque output value τ when the torque command value j is near zero.
Becomes non-linear, resulting in more errors than in the first prior art scheme. This is because the pulse signal has a positive / negative symmetrical waveform as shown in FIG. 6, but the current i2 flowing through the torque motor has a phase lag correspondingly, and the current waveform has a positive / negative asymmetrical shape.

上述の第1あるいは第2先行技術によるトルクモータ
駆動装置は、ヒステリシスの影響を除去すべく提案され
たものではあるけれども、一方では電力消費、即ち発熱
が問題となり、一方ではトルクの直線性即ち誤差が問題
となる。したがつてトルクが零の場合の発熱量を抑制
し、しかも特性の直線性を損なうことのない、トルクモ
ータ駆動装置が所望されていた。
Although the above-described first or second prior art torque motor driving devices have been proposed to eliminate the effect of hysteresis, on the one hand, power consumption, ie, heat generation, is a problem, and on the other hand, the linearity, ie, error, of the torque is problematic. Is a problem. Accordingly, there has been a demand for a torque motor drive device that suppresses the amount of heat generated when the torque is zero and that does not impair the linearity of characteristics.

本発明の目的は、上述の技術的問題点を解決し、トル
クモータにかかる要求されるトルクが小さいときには、
電流による発熱量を抑制し、しかもトルク特性の直線性
を損なわないようにした、トルクモータ駆動装置を提供
することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems, and when the torque required for a torque motor is small,
An object of the present invention is to provide a torque motor drive device that suppresses the amount of heat generated by current and does not impair the linearity of torque characteristics.

課題を解決するための手段 本発明は、(a)一方端子と他方端子との電流の各方
向に対応して正方向および負方向のトルクをそれぞれ発
生するトルクモータ12と、 (b)一方出力端子と他方出力端子とを有する直流電源
と、 (c)トルクモータ12の前記一方端子と直流電源の前記
一方出力端子との間に接続される第1スイツチングトラ
ンジスタQ11と、 (d)トルクモータ12の前記他方端子と直流電源の前記
一方出力端子との間に接続される第2スイツチングトラ
ンジスタQ12と、 (e)トルクモータ12の前記一方端子と直流電源の前記
他方出力端子との間に接続され、第2スイツチングトラ
ンジスタQ12の制御端子に接続される制御端子を有する
第3スイツチングトランジスタQ13と、 (f)トルクモータ12の前記他方端子と直流電源の前記
他方出力端子との間に接続され、第1スイツチングトラ
ンジスタQ11の制御端子に接続される制御端子を有する
第4スイツチングトランジスタQ14と、 (g)正負のトルク指令値を発生するトルク指令値発生
手段と、 (h)トルク指令値発生手段の出力に応答し、正負のト
ルク指令値に対応する電圧印加率B(%)を発生するデ
ータ処理手段13aと、 (i)トルク指令値が零のときの電圧印加率を予め定め
る時AO(%)とし、データ処理手段からの電圧印加率B
(%)に応答して、正方向における電圧印加率Ap(%)
と、負方向における電圧印加率Am(%)とを次式 (I)正方向トルクの場合 (1)0≦B≦(100−2・AO)のとき、 Ap=B+AO Am=AO (2)B>(100−2・AO)のとき、 Ap=(100−AO)+{B−(100−2・AO)}/2 Am=100−Ap (II)負方向トルクの場合 (3)−(100−2・AO)≦B≦0のとき、 Ap=AO Am=−B+AO (4)B<−(100−2・AO)のとき、 Ap=AO−{−B−(100−2・AO)}/2 Am=100−Ap によつて演算する電圧印加率設定手段13bと、 (j)前記直流電源の他方出力端子の電流を基準とし
て、正の第1パルス幅tpと、第1無電圧期間tz1と、負
の第2パルス幅tmと、第1無電圧期間tz1に等しい第2
無電圧期間tz2とによつて、この順序で構成される周期T
12を有する駆動パルスを第1および第4スイツチングト
ランジスタQ11,Q14の制御端子と、第2および第3スイ
ツチングトランジスタQ12,Q13の制御端子との間に印加
するパルス信号発生手段13cであつて、 正の第1パルス幅tpが前記電圧印加率Apに対応して定
められ、 負の第2パルス幅tmが前記電圧印加率Amに対応して定
められ、 第1無電圧期間tz1と、第2無電圧期間tz2とがそれぞ
れ{100−(Ap+Am)}/2として定められるパルス信号
発生手段13cとを含むことを特徴とするトルクモータの
駆動装置である。
Means for Solving the Problems The present invention provides: (a) a torque motor 12 that generates a positive direction torque and a negative direction torque respectively corresponding to each direction of the current of one terminal and the other terminal; (C) a first switching transistor Q11 connected between the one terminal of the torque motor 12 and the one output terminal of the DC power supply, and (d) a torque motor. A second switching transistor Q12 connected between the other terminal of the DC power supply 12 and the one output terminal of the DC power supply; and (e) between the one terminal of the torque motor 12 and the other output terminal of the DC power supply. A third switching transistor Q13 having a control terminal connected to the control terminal of the second switching transistor Q12, and (f) the other terminal of the torque motor 12 and the other output of the DC power supply. A fourth switching transistor Q14 having a control terminal connected to the control terminal of the first switching transistor Q11 and a control terminal of the first switching transistor Q11; and (g) torque command value generating means for generating positive and negative torque command values. (H) data processing means 13a for generating a voltage application rate B (%) corresponding to positive and negative torque command values in response to the output of the torque command value generating means; and (i) when the torque command value is zero. AO (%) when the voltage application rate is predetermined, and the voltage application rate B from the data processing means
(%) In response to voltage application rate Ap (%) in the positive direction
And the voltage application rate Am (%) in the negative direction are as follows: (I) In the case of positive torque (1) When 0 ≦ B ≦ (100−2 · AO), Ap = B + AO Am = AO (2) When B> (100−2 · AO), Ap = (100−AO) + {B− (100−2 · AO)} / 2 Am = 100−Ap (II) In the case of negative torque (3) − When (100-2 · AO) ≦ B ≦ 0, Ap = AO Am = −B + AO (4) When B <− (100−2 · AO), Ap = AO − {− B− (100−2 · AO)} / 2 Am = 100−Ap Voltage application rate setting means 13b calculated by: (j) a first positive pulse width tp and a first first pulse width tp with respect to the current at the other output terminal of the DC power supply. The no-voltage period tz1, the negative second pulse width tm, and the second equal to the first no-voltage period tz1
The period T constituted in this order by the no-voltage period tz2
Pulse signal generating means 13c for applying a drive pulse having 12 between the control terminals of the first and fourth switching transistors Q11 and Q14 and the control terminals of the second and third switching transistors Q12 and Q13. A first positive pulse width tp is determined corresponding to the voltage application rate Ap, a second negative pulse width tm is determined corresponding to the voltage application rate Am, a first non-voltage period tz1, Two non-voltage periods tz2 each include pulse signal generating means 13c defined as {100- (Ap + Am)} / 2.

作 用 本発明に従えば、直流電源の一方出力端子+Vmは第1
および第2スイツチングトランジスタQ11,Q12に接続さ
れ、他方出力端子は、後述の実施例では接地電位とされ
て第3および第4スイツチングトランジスタQ13,Q14に
接続され、パルス信号発生手段13cは、直流電源の前記
他方出力端子の電位である後述の実施例における接地電
位を基準として、周期T12を有する駆動パルスを発生し
て第1および第2スイツチングトランジスタQ11,Q14の
制御端子であるたとえばベースに与え、また第2および
第3スイツチングトランジスタQ12,Q13の制御端子であ
るベースに与え、正負のトルク指令値がトルク指令値発
生手段から発生され、データ処理手段13aは、ぞの正負
のトルク指令値に対応する電圧印加率B(%)を発生
し、電圧印加率設定手段13bは、トルク指令値が零であ
るときには、正負各方向の電圧印加率Ap,Amを予め定め
る値A0に定めるようにし、電圧印加率B(%)に応答し
てAp,Amを前記(1),(2),(3)および(4)に
よつて演算する値とし、パルス信号発生手段13cは、正
方向および負方向の電圧印加率Ap,Amに対応して正負の
第1および第2パルスの幅tp,tmを定め、またtpとtmと
の間の第1無電圧期間tz1と、その第1無電圧期間tz1に
等しtmとtpとの間の第2無電圧期間tz2とを{100−(Ap
+Am)}/2と定め、これによつてトルクモータに流れる
電流を減少して発熱を抑制するとともに、トルクモータ
の入出力特性の直線性を良好に達成することを可能にす
る。
According to the present invention, one output terminal + Vm of the DC power supply is connected to the first output terminal.
The other output terminal is connected to the third and fourth switching transistors Q13 and Q14 at the ground potential in the embodiment described later, and the pulse signal generating means 13c is connected to the second and third switching transistors Q11 and Q12. A drive pulse having a period T12 is generated with reference to a ground potential in the later-described embodiment, which is a potential of the other output terminal of the DC power supply, to control a control terminal of the first and second switching transistors Q11 and Q14. And to a base which is a control terminal of the second and third switching transistors Q12 and Q13, a positive / negative torque command value is generated from a torque command value generating means, and the data processing means 13a outputs a positive / negative torque A voltage application rate B (%) corresponding to the command value is generated, and when the torque command value is zero, the voltage application rate setting means 13b determines the voltage application rates Ap and Am in the positive and negative directions. Ap, Am in response to the voltage application rate B (%) are values calculated by the above (1), (2), (3) and (4), and the pulse signal The generating means 13c determines the widths tp, tm of the positive and negative first and second pulses corresponding to the positive and negative voltage application rates Ap, Am, and a first non-voltage period between tp and tm. tz1 and a second no-voltage period tz2 between tm and tp equal to the first no-voltage period tz1 are {100− (Ap
+ Am)} / 2, whereby the current flowing through the torque motor is reduced to suppress heat generation and to achieve a good linearity of the input / output characteristics of the torque motor.

実施例 第1図は、本発明の一実施例のトルクモータ駆動装置
の電気的構成を示すブロツク図である。トルクモータ駆
動装置11は、トルクモータ12に所望するトルクを発生さ
せるためのパルス発生手段13と、トルクモータ駆動回路
(以下駆動回路と略記する)14とから構成される。
Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an electric configuration of a torque motor driving device according to an embodiment of the present invention. The torque motor drive device 11 includes pulse generating means 13 for generating a desired torque to the torque motor 12, and a torque motor drive circuit (hereinafter abbreviated as drive circuit) 14.

パルス発生手段13には、ラインl10を介してトルク指
令値に関するデータが入力される。データ処理部13a
は、前記データを駆動回路14の動作を実現するために必
要なデータに変換し、演算部13bに入力する。演算部13b
は、前記データから所望のトルクを発生させるために必
要な正方向電圧印加率Ap、負方向電圧印加率Amを算出
し、パルス信号発生部13cは、演算部13bから与えられた
電圧印加率Ap,Amに対応する波形のパルス信号Pを作成
し、ラインl11,l12を介して駆動回路14に印加する。
Data relating to the torque command value is input to the pulse generating means 13 via a line 110. Data processing unit 13a
Converts the data into data necessary for realizing the operation of the drive circuit 14, and inputs the data to the calculation unit 13b. Arithmetic unit 13b
Calculates the positive voltage application rate Ap and the negative voltage application rate Am necessary to generate a desired torque from the data, and the pulse signal generation unit 13c calculates the voltage application rate Ap given from the calculation unit 13b. , Am, and a pulse signal P having a waveform corresponding to Am is generated and applied to the drive circuit 14 via lines l11 and l12.

第2図は、本実施例のトルクモータ駆動回路14を制御
するためのパルス信号Pの波形図である。第1図をあわ
せて参照して、パルス信号Pは、前記パルス信号発生回
路13cで作成され、その1周期T12の1サイクル中に、パ
ルス幅tpの正方向パルスp1と、パルス幅tmの負方向パル
スp2とのパルス交番波形であつて、要求されるトルクが
小さいとき、あるいはトルクが零のときには、前記正方
向パルスp1と負方向パルスp2の間にパルス休止期間、即
ち無電圧期間tz1,tz2を介在させたことが特徴である。
とくにトルクが零の場合には、tp=tm,tz1=tz2で、そ
の正方向電圧印加率Apと負方向電圧印加率Amは等しく、
たとえば10%に設定され、差し引き80%が無電圧期間tz
1,tz2の合計となるように設定される。
FIG. 2 is a waveform diagram of a pulse signal P for controlling the torque motor drive circuit 14 of the present embodiment. Referring also to FIG. 1, the pulse signal P is generated by the pulse signal generation circuit 13c, and in one cycle of one cycle T12, a positive pulse p1 having a pulse width tp and a negative pulse p1 having a pulse width tm are generated. When the required torque is small or the torque is zero with a pulse alternating waveform with the direction pulse p2, a pulse pause period between the positive direction pulse p1 and the negative direction pulse p2, that is, a no-voltage period tz1, The feature is that tz2 was interposed.
In particular, when the torque is zero, tp = tm, tz1 = tz2, and the positive voltage application rate Ap and the negative voltage application rate Am are equal.
For example, it is set to 10%, and the deduction of 80% is the no-voltage period tz
It is set to be the sum of 1, tz2.

正方向のトルクが必要な場合には、正側の電圧印加時
間tpを長く、即ち正方向電圧印加率Apを大とし、負方向
電圧印加時間tmを短く、即ち負方向電圧印加率Amを小と
する。負方向のトルクが必要な場合には、負側の電圧印
加時間tmを長く、すなわち、負方向電圧印加率Amを大と
し、正方向電圧印加時間tpを短く、すなわち正方向電圧
印加率Apを小とする。
When a positive torque is required, the positive voltage application time tp is increased, that is, the positive voltage application rate Ap is increased, and the negative voltage application time tm is reduced, that is, the negative voltage application rate Am is reduced. And When a negative torque is required, the negative voltage application time tm is increased, that is, the negative voltage application rate Am is increased, and the positive voltage application time tp is reduced, that is, the positive voltage application rate Ap is increased. Small.

要求されるトルクが零から最大100まで変化するもの
とし、トルクが零のときの電圧印加率をA0%、トルク指
令値に対応する印加率をB%とすると、1周期T12にお
ける正負それぞれの電圧印加率Ap,Amは、要求されるト
ルクの方向と前記指令値Bの値により下記に示すように
設定される。
Assuming that the required torque changes from zero to a maximum of 100, the voltage application rate when the torque is zero is A0%, and the application rate corresponding to the torque command value is B%, the positive and negative voltages in one cycle T12 The application rates Ap and Am are set as follows according to the direction of the required torque and the value of the command value B.

正方向トルクの場合: (a)0≦B≦(100−2・A0)のときは Apa=B+A0 Am=A0 ……(3) (b)B>(100−2・A0)のときは Apb=(100−A0)+{B−(100−2・A0)}/2 Amb=100−Apb ……(4) 負方向トルクの場合: (c) −(100−2・A0)≦B≦0のときは Apc=A0 Amc=−B+A0 ……(5) (d)B<−(100−2・A0)のときは Apd=A0−{−B−(100−2・A0)}/2 Amd=100−Apd ……(6) 単位はいずれも%である。 For forward torque: (a) When 0 ≦ B ≦ (100−2 · A0) Apa = B + A0 Am = A0 (3) (b) When B> (100−2 · A0), Apb = (100−A0) + {B− (100−2 · A0)} / 2 Amb = 100−Apb (4) In the case of negative torque: (c) − (100−2 · A0) ≦ B ≦ When 0, Apc = A0 Amc = −B + A0 (5) (d) When B <− (100−2 · A0), Apd = A0 − {− B− (100−2 · A0)} / 2 Amd = 100−Apd (6) All units are%.

たとえば電圧印加率A0を予め10%に設定すれば、要求
されるトルクが零のとき、即ちB=0のときの正方向電
圧印加率Apと負方向電圧印加率Amとは前記(3)式によ
りAp=Am=10(%)となり、無電圧期間tz1,tz2は残余
の80%の1/2ずつとなる。
For example, if the voltage application rate A0 is set to 10% in advance, when the required torque is zero, that is, when B = 0, the positive voltage application rate Ap and the negative voltage application rate Am are expressed by the above equation (3). As a result, Ap = Am = 10 (%), and the non-voltage periods tz1 and tz2 become 1/2 of the remaining 80%.

またB=30(%)、即ち最大トルクの30%の正方向ト
ルクが要求されたときの正方向電圧印加率Apと負方向電
圧印加率Amは、前記(3)式により、Ap=40(%),Am
=10(%)したがつて残余の50%が無電圧期間tz1,tz2
となり、これらは25%ずつとなる。
B = 30 (%), that is, the positive voltage application rate Ap and the negative voltage application rate Am when a positive torque of 30% of the maximum torque is required, are obtained by Ap = 40 ( %), Am
= 10 (%), the remaining 50% is the non-voltage period tz1, tz2
And these are 25% each.

またB=100−2×A0=80(%)、すなわち最大トル
クの80%の正方向トルクが要求されたときには、上と同
様に(3)式により、Ap=90(%),Am=10(%)とな
り、したがつて無電圧期間tz1,tz2はともに0となる。
すなわち、Bが80(%)未満のとき、正パルス電圧と負
パルス電圧との相互間に等しい長さの無電圧期間が介在
し、Bが80(%)以上では無電圧期間が介在しない。
Also, when B = 100−2 × A0 = 80 (%), that is, when a forward torque of 80% of the maximum torque is required, Ap = 90 (%), Am = 10 by equation (3) as above. (%), So that the non-voltage periods tz1 and tz2 are both 0.
That is, when B is less than 80 (%), a non-voltage period having the same length intervenes between the positive pulse voltage and the negative pulse voltage, and when B is 80 (%) or more, the non-voltage period does not intervene.

要求されるトルクがさらに大きくたとえばB=90
(%)のときには前記(4)式により、Ap=95(%),A
m=5(%)となる。このときも当然無電圧期間は0と
なる。負方向トルクが要求される場合についても同様で
ある。
The required torque is larger, for example, B = 90
(%), Ap = 95 (%), A
m = 5 (%). At this time, the no-voltage period is naturally zero. The same applies to the case where a negative torque is required.

第1図を参照して、このようにして予めトルクが零の
ときの電圧印加率を、たとえば10%に設定しておき、所
望トルクに対応する指令値Bがパルス発生手段13に入力
されることにより、電圧印加率Ap,Amが算出され、パル
ス信号発生回路13cからトルクモータを駆動するに必要
なパルス信号Pが駆動回路14に導出される。
With reference to FIG. 1, the voltage application rate when the torque is zero is previously set to, for example, 10%, and a command value B corresponding to a desired torque is input to pulse generating means 13. Thus, the voltage application rates Ap and Am are calculated, and the pulse signal P required for driving the torque motor is derived from the pulse signal generation circuit 13c to the drive circuit 14.

駆動回路14は、4個のスイツチング用トランジスタQ1
1〜Q14がブリツジ接続され、トルクモータ12は、その一
方の端子がトランジスタQ11のエミツタとトランジスタQ
13のコレクタの接続点に、他方の端子はトランジスタQ1
2のエミツタとトランジスタQ14のコレクタの接続点に、
それぞれ接続されている。トルクモータ12の駆動電源Vm
は、その+電位がトランジスタQ11,Q12の各コレクタの
接続点に接続され、電源帰路即ち零電位はトランジスタ
Q13,Q14の各エミツタの接続点に接続されている。
The drive circuit 14 includes four switching transistors Q1
1 to Q14 are bridge-connected, and one terminal of the torque motor 12 is connected to the emitter of the transistor Q11 and the transistor Q11.
At the connection point of the 13 collectors, the other terminal is the transistor Q1
At the connection point of the emitter of 2 and the collector of transistor Q14,
Each is connected. Drive power supply Vm for torque motor 12
Has its + potential connected to the junction of the collectors of the transistors Q11 and Q12,
It is connected to the connection point of each emitter of Q13 and Q14.

いま第2図に示されるパルス信号Pが印加されると、
その正方向パルスp1により、トランジスタQ11,Q14は導
通し、トランジスタQ12,Q13は遮断される。したがつて
電源Vmからは電流I11が実線の矢符で示される方向、即
ちトランジスタQ11→トルクモータ12→トランジスタQ14
の経路で流れ、トルクモータ12は正方向のトルクを発生
すう。またその負方向パルスp2により、トランジスタQ1
2,Q13が導通し、トランジスタQ11,Q14は遮断される。し
たがつて電源Vmからは前記と逆方向の電流I12が破線の
矢符で示される方向に流れ、トルクモータ12は負方向の
トルクを発生する。このようにしてトルクモータ12の駆
動が行われ、発生トルクはトランジスタQ11〜Q14を導通
遮断する時間幅により定まる。即ち正負の電圧印加率A
p,Amによつてトルクモータ12の発生トルクを設定するこ
とができる。
Now, when the pulse signal P shown in FIG. 2 is applied,
By the positive pulse p1, the transistors Q11 and Q14 are turned on, and the transistors Q12 and Q13 are turned off. Accordingly, from the power supply Vm, the current I11 flows in the direction indicated by the solid arrow, ie, the transistor Q11 → the torque motor 12 → the transistor Q14.
, And the torque motor 12 generates a positive torque. Also, the transistor Q1 is generated by the negative pulse p2.
2, Q13 conducts, and transistors Q11, Q14 are cut off. Accordingly, a current I12 in the opposite direction to that described above flows from the power supply Vm in the direction indicated by the dashed arrow, and the torque motor 12 generates a negative torque. The driving of the torque motor 12 is performed in this manner, and the generated torque is determined by the time width in which the transistors Q11 to Q14 are turned off. That is, the positive / negative voltage application rate A
The generated torque of the torque motor 12 can be set by p and Am.

とくに要求されるトルクが零の場合には、第2図に示
されるパルス信号Pのパルス幅tp=tm(本実施例ではい
ずれもたとえば10%である)で、無電圧期間tz1=tz2
(本実施例ではいずれもたとえば40%である)に設定さ
れ、無電圧期間tz1,tz2が介在された上下対称波形であ
るため、トルクモータ12中を流れる電流i12は、第2図
中に破線で示されるような上下対称波形となり、前記先
行技術の項で述べたような電流波形の非対称に起因する
非直線正が解消され、第3図に示されるような直線性に
優れた入出力特性が得られるとともに、上述の例では80
%もの電力消費の低減が実現し、トルクが零の場合、あ
るいは要求されるトルクが小さい場合などにおける発熱
が格段に抑制される。
In particular, when the required torque is zero, the pulse width tp of the pulse signal P shown in FIG. 2 is tp = tm (in this embodiment, for example, 10%), and the non-voltage period tz1 = tz2
(In this embodiment, each is set to, for example, 40%), and the current i12 flowing through the torque motor 12 is a broken line in FIG. The input / output characteristic is excellent in linearity as shown in FIG. 3, which eliminates the nonlinearity caused by the asymmetry of the current waveform as described in the section of the prior art. And 80 in the above example.
% Of power consumption is realized, and heat generation when the torque is zero or when the required torque is small is remarkably suppressed.

発明の効果 本発明によれば、トルクモータに1周期T12において
正負の駆動パルスを交互に与え、トルク指令値に対応す
る電圧印加率を定めてそのトルク指令値に対応するトル
クを正方向または負方向に発生させる。
Effects of the Invention According to the present invention, positive and negative drive pulses are alternately applied to a torque motor in one cycle T12, a voltage application rate corresponding to a torque command value is determined, and a torque corresponding to the torque command value is changed in a positive direction or a negative direction. Generate in the direction.

特に本発明によれば、トルク指令値が零であるとき、
正負各方向の電圧印加率Ap,Amは、予め定める値A0に定
め、ApとAmとの間に、{100−(Ap+Am)}/2で表さ
れ、等しい長さの無電圧期間を設けることによつて発熱
の抑制は勿論、トルクモータの出力特性の直線性を良好
に達成する。
In particular, according to the present invention, when the torque command value is zero,
The voltage application rate Ap, Am in each of the positive and negative directions is set to a predetermined value A0, and between Ap and Am, expressed by {100- (Ap + Am)} / 2, and a non-voltage period of equal length is provided. This not only suppresses heat generation but also achieves good linearity of the output characteristics of the torque motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例のトルクモータ駆動装置の電
気的構成を示すブロツク図、第2図は本実施例により得
られるパルス信号の波形図、第3図は本実施例によるト
ルクモータの入出力特性を示すグラフ、第4図は先行技
術によるパルス信号の波形図、第5図はトルクモータの
駆動回路の電気回路図、第6図は他の先行技術によるパ
ルス信号の波形図、第7図は他の先行技術によるトルク
モータの入出力特性を示すグラフである。 11……トルクモータ駆動装置、12……トルクモータ、13
……パルス発生手段、13a……データ処理部、13b……演
算部、13c……パルス信号発生回路、14……トルクモー
タ駆動回路、P……パルス信号、Q1〜Q4……トランジス
FIG. 1 is a block diagram showing an electric configuration of a torque motor driving device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of a pulse signal obtained by this embodiment, and FIG. 3 is a torque motor according to this embodiment. FIG. 4 is a waveform diagram of a pulse signal according to the prior art, FIG. 5 is an electric circuit diagram of a drive circuit of a torque motor, FIG. 6 is a waveform diagram of a pulse signal according to another prior art, FIG. 7 is a graph showing input / output characteristics of another conventional torque motor. 11 ... Torque motor drive device, 12 ... Torque motor, 13
... Pulse generating means, 13a ... Data processing unit, 13b ... Calculation unit, 13c ... Pulse signal generation circuit, 14 ... Torque motor drive circuit, P ... Pulse signal, Q1 to Q4 ... Transistor

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−196873(JP,A) 特開 昭63−87190(JP,A)Continuation of the front page (56) References JP-A-57-196873 (JP, A) JP-A-63-87190 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(a)一方端子と他方端子との電流の各方
向に対応して正方向および負方向のトルクをそれぞれ発
生するトルクモータ12と、 (b)一方出力端子と他方出力端子とを有する直流電源
と、 (c)トルクモータ12の前記一方端子と直流電源の前記
一方出力端子との間に接続される第1スイツチングトラ
ンジスタQ11と、 (d)トルクモータ12の前記他方端子と直流電源の前記
一方出力端子との間に接続される第2スイツチングトラ
ンジスタQ12と、 (e)トルクモータ12の前記一方端子と直流電源の前記
他方出力端子との間に接続され、第2スイツチングトラ
ンジスタQ12の制御端子に接続される制御端子を有する
第3スイツチングトランジスタQ13と、 (f)トルクモータ12の前記他方端子と直流電源の前記
他方出力端子との間に接続され、第1スイツチングトラ
ンジスタQ11の制御端子に接続される制御端子を有する
第4スイツチングトランジスタQ14と、 (g)正負のトルク指令値を発生するトルク指令値発生
手段と、 (h)トルク指令値発生手段の出力に応答し、正負のト
ルク指令値に対応する電圧印加率B(%)を発生するデ
ータ処理手段13aと、 (i)トルク指令値が零のときの電圧印加率を予め定め
る時AO(%)とし、データ処理手段からの電圧印加率B
(%)に応答して、正方向における電圧印加率Ap(%)
と、負方向における電圧印加率Am(%)とを次式 (I)正方向トルクの場合 (1)0≦B≦(100−2・AO)のとき、 Ap=B+AO Am=AO (2)B>(100−2・AO)のとき、 Ap=(100−AO)+{B−(100−2・AO)}/2 Am=100−Ap (II)負方向トルクの場合 (3)−(100−2・AO)≦B≦0のとき、 Ap=AO Am=−B+AO (4)B<−(100−2・AO)のとき、 Ap=AO−{−B−(100−2・AO)}/2 Am=100−Ap によつて演算する電圧印加率設定手段13bと、 (j)前記直流電源の他方出力端子の電流を基準とし
て、正の第1パルス幅tpと、第1無電圧期間tz1と、負
の第2パルス幅tmと、第1無電圧期間tz1に等しい第2
無電圧期間tz2とによつて、この順序で構成される周期T
12を有する駆動パルスを第1および第4スイツチングト
ランジスタQ11,Q14の制御端子と、第2および第3スイ
ツチングトランジスタQ12,Q13の制御端子との間に印加
するパルス信号発生手段13cであつて、 正の第1パルス幅tpが前記電圧印加率Apに対応して定め
られ、 負の第2パルス幅tmが前記電圧印加率Amに対応して定め
られ、 第1無電圧期間tz1と、第2無電圧期間tz2とがそれぞれ
{100−(Ap+Am)}/2として定められるパルス信号発
生手段13cとを含むことを特徴とするトルクモータの駆
動装置。
(A) a torque motor (12) that generates positive and negative torques corresponding to the respective directions of currents of one terminal and the other terminal; (b) one output terminal and the other output terminal; (C) a first switching transistor Q11 connected between the one terminal of the torque motor 12 and the one output terminal of the DC power supply; and (d) the other terminal of the torque motor 12. A second switching transistor Q12 connected between the one output terminal of the DC power supply and (e) a second switch connected between the one terminal of the torque motor 12 and the other output terminal of the DC power supply; A third switching transistor Q13 having a control terminal connected to the control terminal of the switching transistor Q12, and (f) connected between the other terminal of the torque motor 12 and the other output terminal of the DC power supply. A fourth switching transistor Q14 having a control terminal connected to the control terminal of the first switching transistor Q11; (g) torque command value generating means for generating positive and negative torque command values; and (h) torque command value generation. A data processing means 13a for generating a voltage application rate B (%) corresponding to a positive or negative torque command value in response to an output of the means; (i) when a voltage application rate when the torque command value is zero is predetermined AO (%), And the voltage application rate B from the data processing means.
(%) In response to voltage application rate Ap (%) in the positive direction
And the voltage application rate Am (%) in the negative direction are as follows: (I) In the case of positive torque (1) When 0 ≦ B ≦ (100−2 · AO), Ap = B + AO Am = AO (2) When B> (100−2 · AO), Ap = (100−AO) + {B− (100−2 · AO)} / 2 Am = 100−Ap (II) In the case of negative torque (3) − When (100-2 · AO) ≦ B ≦ 0, Ap = AO Am = −B + AO (4) When B <− (100−2 · AO), Ap = AO − {− B− (100−2 · AO)} / 2 Am = 100−Ap Voltage application rate setting means 13b calculated by: (j) a first positive pulse width tp and a first first pulse width tp with respect to the current at the other output terminal of the DC power supply. The no-voltage period tz1, the negative second pulse width tm, and the second equal to the first no-voltage period tz1
The period T constituted in this order by the no-voltage period tz2
Pulse signal generating means 13c for applying a drive pulse having 12 between the control terminals of the first and fourth switching transistors Q11 and Q14 and the control terminals of the second and third switching transistors Q12 and Q13. A first positive pulse width tp is determined corresponding to the voltage application rate Ap, a second negative pulse width tm is determined corresponding to the voltage application rate Am, a first non-voltage period tz1, 2. A driving device for a torque motor, wherein two non-voltage periods tz2 each include pulse signal generating means 13c defined as {100− (Ap + Am)} / 2.
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