JP3159524B2 - Operation control device for DC motor - Google Patents

Operation control device for DC motor

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JP3159524B2
JP3159524B2 JP16453092A JP16453092A JP3159524B2 JP 3159524 B2 JP3159524 B2 JP 3159524B2 JP 16453092 A JP16453092 A JP 16453092A JP 16453092 A JP16453092 A JP 16453092A JP 3159524 B2 JP3159524 B2 JP 3159524B2
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Japan
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circuit
motor
voltage
rotation speed
switching
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孝二 浜岡
浩洋 渋谷
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松下冷機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直流電動機のPWM制御
を用いた回転数制御を行う直流電動機の運転制御装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control device for a DC motor which controls the rotation speed of the DC motor using PWM control.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、直流電動機はその効率の高さや、
回転数制御の容易性から、その応用範囲が広がってきて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, DC motors have high efficiency,
Due to the easiness of rotation speed control, its application range is expanding.

【0003】以下に従来の直流電動機の運転制御方法に
ついて説明する。一般に直流電動機の回転数の制御は、
電動機に印加する電圧を制御することにより行われる。
近年ではこの電圧を変える方法としては、PWM制御が
広く使用されている。例えば、インバータ回路の片側の
半導体スイッチを、駆動周波数より高いチョッピング周
波数でオン/オフする事により、回転数の制御が可能と
なる。この時、電圧の調整はチョッピングデューティの
オン対オフの比により行う。
[0003] A conventional operation control method for a DC motor will be described below. Generally, the control of the rotation speed of the DC motor
This is performed by controlling the voltage applied to the electric motor.
In recent years, PWM control has been widely used as a method of changing the voltage. For example, by turning on / off a semiconductor switch on one side of the inverter circuit at a chopping frequency higher than the driving frequency, it is possible to control the rotation speed. At this time, the voltage is adjusted by the ratio of the chopping duty on to off.

【0004】この方法の一例として、例えば特開昭63
−234893号公報に示される方法がある。以下にこ
のような従来の直流電動機の運転制御装置を図面を用い
て説明する。
An example of this method is disclosed in, for example,
There is a method disclosed in JP-A-234893. Hereinafter, such a conventional DC motor operation control device will be described with reference to the drawings.

【0005】図6は従来の直流電動機の運転制御装置の
ブロック図である。図6において、1は交流電源であ
る。2は交流電源1の交流電圧を直流電圧に変換する倍
電圧整流回路であり、ダイオード2a〜2bとコンデン
サ2c〜2dが接続された構成となっている。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional DC motor operation control device. In FIG. 6, reference numeral 1 denotes an AC power supply. Reference numeral 2 denotes a voltage doubler rectifier circuit for converting an AC voltage of the AC power supply 1 into a DC voltage, and has a configuration in which diodes 2a to 2b and capacitors 2c to 2d are connected.

【0006】3はインバータ回路であり、半導体スイッ
チ(トランジスタ)3a〜3fが3相ブリッジ接続され
ており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイ
オード3g〜3lが接続されている。
Reference numeral 3 denotes an inverter circuit, in which semiconductor switches (transistors) 3a to 3f are connected in a three-phase bridge, and diodes 3g to 3l are connected to the respective transistors in parallel and in opposite directions.

【0007】4は直流電動機であり、前記インバータ回
路3の出力により駆動される。5は前記直流電動機4の
回転子(図示せず)の回転位置を検出するとともに、回
転パルスを発生する位置検出回路であり、前記直流電動
機4の逆起電圧から位置を検出する方式である。
A DC motor 4 is driven by the output of the inverter circuit 3. Reference numeral 5 denotes a position detection circuit for detecting a rotational position of a rotor (not shown) of the DC motor 4 and generating a rotation pulse. The position detection circuit 5 detects a position from a back electromotive voltage of the DC motor 4.

【0008】6は前記位置検出回路5の出力から前記イ
ンバータ回路3の半導体スイッチ3a〜3fを転流させ
る信号をつくりだす転流回路である。7は回転数指令回
路であり、前記直流電動機4の回転数指令信号を発生す
る。8は、回転数検出回路であり、前記位置検出回路5
の回転パルスを一定期間(例えば0.5秒など)カウン
トする。
Reference numeral 6 denotes a commutation circuit for generating a signal for commutating the semiconductor switches 3a to 3f of the inverter circuit 3 from the output of the position detection circuit 5. Reference numeral 7 denotes a rotation speed command circuit, which generates a rotation speed command signal for the DC motor 4. Reference numeral 8 denotes a rotation speed detection circuit, and the position detection circuit 5
Are counted for a certain period (for example, 0.5 seconds).

【0009】9は、デューティ設定回路であり、前記回
転数指令回路7の回転数指令信号と、前記回転数検出回
路8で検出された実際の回転数との差から、両者が一致
するようにデューティ値を出力する。10はチョッピン
グ信号発生回路であり、前記直流電動機4の回転数を可
変にするために、前記デューティ値に従い一定周波数で
オン/オフ比率の異なる波形を作り出す。
Reference numeral 9 denotes a duty setting circuit which determines a difference between a rotation speed command signal of the rotation speed command circuit 7 and an actual rotation speed detected by the rotation speed detection circuit 8 so that they match. Outputs the duty value. Reference numeral 10 denotes a chopping signal generation circuit which generates a waveform having a different on / off ratio at a constant frequency in accordance with the duty value in order to make the rotation speed of the DC motor 4 variable.

【0010】11は前記転流回路6の出力と前記チョッ
ピング信号発生回路10の出力とを合成する合成回路で
あり、前記インバータ回路3の片側アームのみをチョッ
ピングする。12は前記合成回路11の出力に従って、
前記インバータ回路3の半導体スイッチ3a〜3fを動
作させるドライブ回路である。
Reference numeral 11 denotes a synthesizing circuit for synthesizing the output of the commutation circuit 6 and the output of the chopping signal generation circuit 10, and chops only one arm of the inverter circuit 3. 12 is based on the output of the synthesis circuit 11
This is a drive circuit for operating the semiconductor switches 3a to 3f of the inverter circuit 3.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、回転数の制御をチョピングデュー
ティのオン対オフの比を変えることによってのみ行って
いるため、低回転数時にはチョピングデューティのオン
の比が小さくなることによる効率低下という問題点があ
った。
However, in the above-described conventional configuration, the control of the rotational speed is performed only by changing the on / off ratio of the chopping duty. However, there is a problem that the efficiency decreases due to a decrease in the ON ratio of the LED.

【0012】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、低回転数での効率低下を抑えた直流電動機の運転制
御装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an operation control device for a DC motor which suppresses a decrease in efficiency at a low rotational speed.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の直流電動機の運転制御装置は、交流入力電圧
高低2種類の複数の直流電圧に変換する整流と、複
数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線し
たインバータ回路と、前記インバータ回路により動作す
る直流電動機と、前記直流電動機の回転子の位置を検出
する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力を元に前
記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する転
流回路と、前記直流電動機の回転数を可変にするチョッ
ピングを行うための信号を発生するチョッピング信号発
生回路と、前記転流回路の出力と前記チョッピング信号
発生回路の出力とを合成する合成回路と、前記合成回路
の出力により前記インバータ回路の半導体スイッチをオ
ン/オフさせるドライブ回路と、前記直流電動機の回転
を指令する回転数指令回路と、前記回転数指令回路の
指令回転数が低回転数のときには前記整流部の低い直流
電圧変換を選択し、前記回転数指令回路の指令回転数が
高回転数のときには前記整流部の高い直流電圧変換を選
択する整流部切り替え回路と、前記直流電動機の回転数
を検出する回転数検出回路と、前記整流部切り替え回路
が高い電圧を選択しておりかつ前記回転数検出回路が一
定回転数以上の回転数を検出しているときに前記整流部
切り替え回路による切り替えを禁止する切り替え制限回
を設けている。
Means for Solving the Problems] operation control device for a DC motor of the present invention to achieve this object, a rectifier for converting an AC input voltage to the high and low two kinds of a plurality of DC voltages, a plurality of semiconductor An inverter circuit in which a switch and a diode are bridge-connected, a DC motor operated by the inverter circuit, a position detection circuit for detecting a position of a rotor of the DC motor, and an inverter circuit based on an output of the position detection circuit. A commutation circuit that determines the operation of the semiconductor switch, a chopping signal generation circuit that generates a signal for performing chopping that varies the rotation speed of the DC motor, an output of the commutation circuit, and a chopping signal generation circuit. A synthesizing circuit for synthesizing the output and an output of the synthesizing circuit; And Eve circuit, the rotation speed command circuit for instructing a rotational speed of the DC motor, the rotation speed command circuit
When the command speed is low, the DC voltage conversion of the rectifier is selected low, and when the command speed of the speed command circuit is high, the DC voltage conversion of the rectifier is high. Rectifier switching circuit and the rotation speed of the DC motor
And the rectifier switching circuit selects a high voltage and the rotation speed detection circuit
The rectification unit is used when a rotation speed equal to or higher than a fixed rotation speed is detected.
A switching restriction circuit for prohibiting switching by the switching circuit is provided .

【0014】また他の構成においては、整流部は、4個
の整流ダイオードを2相ブリッジ結線されたブリッジ回
路と、前記ブリッジ回路の正極と負極との間に直列に接
続された2個のコンデンサと、前記ブリッジ回路の一方
の入力と前記コンデンサの中点との間に接続されたスイ
ッチとからなり、整流部切り替え回路が、高い電圧に切
り替える時には前記スイッチをオンし、前記整流切り替
え回路が低い電圧に切り替える時には前記スイッチをオ
フするようにしている。
In another configuration, the number of rectifying units is four.
Rectifier diode is bridged by two-phase bridge connection
Circuit and the positive and negative electrodes of the bridge circuit in series.
Two connected capacitors and one of the bridge circuits
Switch connected between the input of the
Rectifier switching circuit switches to high voltage.
When switching, turn on the switch and switch the rectification.
When the circuit switches to a lower voltage, turn off the switch.
I am trying to do it .

【0015】[0015]

【作用】この構成によって、前記整流部切り替え回路
は、前記直流電動機の回転数が低回転数のときには前記
整流部の低い直流電圧変換を選択し、前記直流電動機の
回転数が高回転数のときには前記整流部の高い直流電圧
変換を選択する。これにより低回転数時にもチョピング
デューティのオンの比を大きくできるため、低回転数時
の効率低下を抑えることができる。
With this configuration, the rectifier switching circuit selects the low DC voltage conversion of the rectifier when the rotation speed of the DC motor is low, and when the rotation speed of the DC motor is high. High DC voltage conversion of the rectifier is selected. As a result, the on-ratio of the chopping duty can be increased even at a low rotation speed, so that a decrease in efficiency at a low rotation speed can be suppressed.

【0016】また高回転数から低回転数に切り替える際
に一定回転数以上では切り替えることができないように
するために、切り替え時に直流電動機側からの逆電流を
防止でき、回路の信頼性が著しく向上する。
Further, when switching from a high rotation speed to a low rotation speed, the switching cannot be performed at a certain rotation speed or more, so that a reverse current from the DC motor side can be prevented at the time of switching, and the reliability of the circuit is significantly improved. I do.

【0017】また他の構成において、直流電動機から発
生する逆起電圧が一定電圧以上の時切り替えを禁止する
切り替え制限回路を設けることにより、逆起電圧が電源
電圧より高いときの切り替えを防止し、直流電動機側か
らの電流の逆流を防止でき、回路の信頼性が著しく向上
する。
In another configuration, a switching limiting circuit for inhibiting switching when the back electromotive voltage generated from the DC motor is equal to or higher than a predetermined voltage prevents switching when the back electromotive voltage is higher than the power supply voltage, The backflow of the current from the DC motor can be prevented, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0018】[0018]

【実施例】(実施例1)以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の一実施例における直流電動
機の運転制御装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a DC motor operation control device according to an embodiment of the present invention.

【0020】図1において、図6に示した従来の直流電
動機の運転制御装置のブロック図と同様の構成のものは
同番号を付し、説明を省略する。
In FIG. 1, components having the same configuration as in the block diagram of the conventional operation control device for a DC motor shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0021】13は整流部切り替え回路であり、回転数
指令回路7の指令回転数が予め設定されている回転数以
上の時整流部14に高い電圧を発生させるように信号を
出力し、予め設定されている回転数以下の時は整流部に
低い電圧を発生させるように信号を出力する。
Reference numeral 13 denotes a rectifier switching circuit, which outputs a signal so as to generate a high voltage to the rectifier 14 when the command speed of the speed command circuit 7 is equal to or higher than a preset speed. When the rotation speed is lower than the set rotation speed, a signal is output so as to generate a low voltage in the rectifier.

【0022】14は整流部であり、交流入力電圧を整流
部切り替え回路13により複数の直流電圧(本実施例の
場合AC100V入力にて140Vと280V)に変換
する。
Reference numeral 14 denotes a rectifier, which converts an AC input voltage into a plurality of DC voltages (140 V and 280 V with AC 100 V input in this embodiment) by a rectifier switching circuit 13.

【0023】15は切り替え制限回路であり、回転数検
出回路8の出力が予め設定された回転数より高い回転数
であるとき、整流部切り替え回路13により高い電圧が
低い電圧に切り替えるのを防止する。
Reference numeral 15 denotes a switching limiting circuit, which prevents the rectifier switching circuit 13 from switching a high voltage to a low voltage when the output of the rotation speed detection circuit 8 is higher than a preset rotation speed. .

【0024】また整流部14の詳細回路を図2に示す。
図2において、ダイオード14a〜14dはブリッジ構
成で接続されており、その入力は交流電源1に接続され
ている。また出力の+側はコンデンサ14eに接続され
インバータ回路3に+電源として供給する。また出力の
−側はコンデンサ14fに接続されインバータ回路3に
−電源として供給する。
FIG. 2 shows a detailed circuit of the rectifier 14.
2, the diodes 14a to 14d are connected in a bridge configuration, and the input is connected to the AC power supply 1. The positive side of the output is connected to the capacitor 14e and is supplied to the inverter circuit 3 as + power. The negative side of the output is connected to the capacitor 14f and supplied to the inverter circuit 3 as a negative power supply.

【0025】またリレー14gはダイオード14cと1
4dの接続点とコンデンサ14eと14fとの接続点と
の間に接続されている。
The relay 14g is connected to the diode 14c and 1
It is connected between the connection point of 4d and the connection point of the capacitors 14e and 14f.

【0026】次に、図1、図2を用いて実施例の動作に
ついて説明する。まず回転数指令回路7により指令され
る回転数が低速回転である時の動作について説明する。
低速回転であるので整流部切り替え回路13により整流
部14は低い電圧に切り替えられている。つまりリレー
14gはOFFになっており整流回路は通常のブリッジ
整流回路として動作している。つまり出力が約140V
(AC入力100V)になっている。
Next, the operation of the embodiment will be described with reference to FIGS. First, an operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 is a low speed rotation will be described.
Since the rotation is at a low speed, the rectifying unit 14 is switched to a low voltage by the rectifying unit switching circuit 13. That is, the relay 14g is turned off, and the rectifier circuit operates as a normal bridge rectifier circuit. That is, the output is about 140V
(AC input 100V).

【0027】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が高速回転になったときの動作について説明する。
高速回転は現在の電圧では不可能なため、整流部切り替
え回路13によってリレー14gをONにする。この時
は整流回路は倍電圧整流回路として動作するため、出力
が約280Vになる。
Next, the operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes high speed will be described.
Since high-speed rotation is impossible with the current voltage, the relay 14g is turned on by the rectifier switching circuit 13. At this time, since the rectifier circuit operates as a voltage doubler rectifier circuit, the output becomes approximately 280V.

【0028】この切り替えたときPWMのデューティが
低速時のままであると一気に加速されるので過電流保護
(図示せず)がかかり、停止してしまう。これを防止す
るために、整流部14を切り替えたと同時にデューティ
設定回路9では切り替え前の約1/2のデューティを発
生させる。この動作により切り替え前後で大きな加速を
行うのを防止する。
If the PWM duty is kept at the low speed at the time of this switching, the motor is accelerated at once, so that overcurrent protection (not shown) is applied and the motor stops. In order to prevent this, at the same time when the rectifier 14 is switched, the duty setting circuit 9 generates a duty of about 1 / before switching. This operation prevents large acceleration before and after switching.

【0029】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が再び低速回転になったときについて説明する。低
速回転になったために整流部切り替え回路13では整流
部14を低い電圧側に切り替えようとする。ところが回
転数検出回路8で検出される回転数がまだ高いために切
り替え制限回路15でその切り替えを行わないように制
限を加えている。
Next, the case where the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes low speed again will be described. Due to the low speed rotation, the rectifying unit switching circuit 13 attempts to switch the rectifying unit 14 to a lower voltage side. However, since the rotation speed detected by the rotation speed detection circuit 8 is still high, the switching restriction circuit 15 restricts the switching from being performed.

【0030】そのために回転数の制御によりデューティ
がどんどん小さくなり回転数が徐々に減少していくこと
となる。そして回転数が減少し、切り替え制限回路15
に予め設定されている回転数に達したとき整流部の切り
替えを可能とする。
For this reason, the duty is gradually reduced by controlling the rotation speed, and the rotation speed is gradually reduced. Then, the rotation speed decreases, and the switching restriction circuit 15
When the number of rotations set in advance is reached, the rectification unit can be switched.

【0031】またこのときも先ほどと同様、大きな減速
を防止するために整流部14を切り替えると同時にデュ
ーティ設定回路9では切り替え前の約2倍のデューティ
を発生させ、切り替え前後で大きな減速を行うのを防止
する。
At this time, as in the previous case, the rectifier 14 is switched to prevent a large deceleration, and at the same time, the duty setting circuit 9 generates a duty twice as large as before the switching, and performs a large deceleration before and after the switching. To prevent

【0032】このため、回転数指令部7の指令する回転
数が低回転数のときには整流部14から低い直流電圧を
出力し、指令する回転数が高回転数のときには高い直流
電圧を出力することとなる。
Therefore, a low DC voltage is output from the rectifying unit 14 when the rotation speed commanded by the rotation speed command unit 7 is low, and a high DC voltage is output when the commanded rotation speed is high. Becomes

【0033】以上のように本実施例によれば、整流部1
4の出力電圧は整流部切り替え回路13により複数の直
流電圧(本実施例の場合AC100V入力にて140V
と280V)に変換し、インバータ回路3に電源供給を
行うので、低回転数時には電圧を低下させ、チョピング
デューティのオンの比を大きくできるため、低回転数時
の効率低下を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the rectifying unit 1
The rectifier switching circuit 13 outputs a plurality of DC voltages (140 V at the input of AC 100 V in this embodiment).
280 V) and supplies power to the inverter circuit 3, so that the voltage can be reduced at low rotation speeds and the on-ratio of the chopping duty can be increased, so that a decrease in efficiency at low rotation speeds can be suppressed. .

【0034】また切り替え制限回路15を設け、回転数
検出回路8の出力が予め設定された回転数より高い回転
数であるとき、整流部切り替え回路13により高い電圧
を低い電圧に切り替えるのを防止することができるの
で、特に高速回転側から低速回転側に切り替えるとき、
現在の回転数が所定の回転数以下でないと切り替えられ
ないようにするため、直流電動機4の逆起電圧が次に切
り替えられる電源電圧より十分に低いときに切り替える
ので、逆起電圧<電源電圧となり、電流が逆流する事は
なく、ダイオード3g〜3lにダメージを与えることが
なくなり、回路の信頼性が著しく向上することになる。
A switching limiting circuit 15 is provided to prevent the rectifier switching circuit 13 from switching a high voltage to a low voltage when the output of the rotation speed detection circuit 8 is higher than a preset rotation speed. Especially when switching from high-speed rotation to low-speed rotation.
In order to prevent switching if the current rotational speed is not lower than a predetermined rotational speed, the switching is performed when the back electromotive voltage of the DC motor 4 is sufficiently lower than the power source voltage to be switched next. The current does not flow backward, and the diodes 3g to 3l are not damaged, so that the reliability of the circuit is remarkably improved.

【0035】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0036】図3は本発明の第2の実施例における直流
電動機の運転制御装置のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a DC motor operation control device according to a second embodiment of the present invention.

【0037】図3において、図1に示した実施例におけ
る直流電動機の運転制御装置のブロック図及び図6に示
した従来の直流電動機の運転制御装置のブロック図と同
様の構成のものは同番号を付し、説明を省略する。
In FIG. 3, the same reference numerals as those in the block diagram of the DC motor operation control device in the embodiment shown in FIG. 1 and the block diagram of the conventional DC motor operation control device shown in FIG. And the description is omitted.

【0038】16は切り替え制限回路であり、直流電動
機4に発生する逆起電圧が予め設定されている電圧より
高い電圧であるとき、整流部切り替え回路13により高
い電圧が低い電圧に切り替えるのを防止する。
Reference numeral 16 denotes a switching limiting circuit which prevents the rectifier switching circuit 13 from switching a high voltage to a low voltage when the back electromotive voltage generated in the DC motor 4 is higher than a preset voltage. I do.

【0039】17は逆起電圧検出回路であり、直流電動
機4に発生する逆起電圧を検出するものであり、ここで
は3相の出力の内1相から検出するののである。
Reference numeral 17 denotes a back electromotive voltage detection circuit which detects a back electromotive voltage generated in the DC motor 4, and here detects the back electromotive voltage from one of three output phases.

【0040】逆起電圧検出回路17について更に詳細な
説明を図4を用いて行う。図4は逆起電圧検出回路17
の詳細回路である。
The back electromotive voltage detection circuit 17 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 shows a back electromotive voltage detection circuit 17.
Is a detailed circuit.

【0041】図4において、17aはORゲートであ
り、U相(上)転流信号SuとU相(下)転流信号Sx
が負論理で入力されている。
In FIG. 4, reference numeral 17a denotes an OR gate, which is a U-phase (upper) commutation signal Su and a U-phase (lower) commutation signal Sx.
Is input in negative logic.

【0042】17bはANDゲートであり、ORゲート
17aの出力とチョッピング信号Schが入力されてい
る。
An AND gate 17b receives the output of the OR gate 17a and the chopping signal Sch.

【0043】17cはアナログスイッチでU相出力電圧
Vuを入力とし、そのON/OFFの制御はANDゲー
ト17bの出力で行われる。
Reference numeral 17c denotes an analog switch to which the U-phase output voltage Vu is input, and ON / OFF control is performed by an output of the AND gate 17b.

【0044】17dはサンプルホールド回路であり、ア
ナログスイッチ17cの出力の保持を行う。このサンプ
ルホールド回路17dの出力Soutが逆起電圧検出回
路の出力として切り替え制限回路16に出力される。
Reference numeral 17d denotes a sample hold circuit which holds the output of the analog switch 17c. The output Sout of the sample and hold circuit 17d is output to the switching limiting circuit 16 as the output of the back electromotive voltage detection circuit.

【0045】次に、図2、図3、図4を用いて実施例の
動作について説明する。まず回転数指令回路7により指
令される回転数が低速回転である時の動作について説明
する。低速回転であるので整流部切り替え回路13によ
り整流部14は低い電圧に切り替えられている。つまり
リレー14gはOFFになっており整流回路は通常のブ
リッジ整流回路として動作している。つまり出力が約1
40V(AC入力100V)になっている。
Next, the operation of the embodiment will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. First, an operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 is a low speed rotation will be described. Since the rotation is at a low speed, the rectifying unit 14 is switched to a low voltage by the rectifying unit switching circuit 13. That is, the relay 14g is turned off, and the rectifier circuit operates as a normal bridge rectifier circuit. That is, the output is about 1
It is 40 V (AC input 100 V).

【0046】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が高速回転になったときの動作について説明する。
高速回転は現在の電圧では不可能なため、整流部切り替
え回路13によってリレー14gをONにする。この時
は整流回路は倍電圧整流回路として動作するため、出力
が約280Vになる。
Next, the operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes a high-speed rotation will be described.
Since high-speed rotation is impossible with the current voltage, the relay 14g is turned on by the rectifier switching circuit 13. At this time, since the rectifier circuit operates as a voltage doubler rectifier circuit, the output becomes approximately 280V.

【0047】この切り替えたときPWMのデューティが
低速時のままであると一気に加速されるので過電流保護
(図示せず)がかかり、停止してしまう。これを防止す
るために、整流部14を切り替えたと同時にデューティ
設定回路9では切り替え前の約1/2のデューティを発
生させる。この動作により切り替え前後で大きな加速を
行うのを防止する。
If the PWM duty is kept at a low speed at the time of this switching, the motor is accelerated at once, so that overcurrent protection (not shown) is applied and the motor stops. In order to prevent this, at the same time when the rectifier 14 is switched, the duty setting circuit 9 generates a duty of about 1 / before switching. This operation prevents large acceleration before and after switching.

【0048】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が再び低速回転になったときについて説明する。低
速回転になったために整流部切り替え回路13では整流
部14を低い電圧側に切り替えようとする。ところが逆
起電圧検出回路17で検出される電圧がまだ高いために
切り替え制限回路16でその切り替えを行わないように
制限を加えている。
Next, the case where the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes low speed again will be described. Due to the low speed rotation, the rectifying unit switching circuit 13 attempts to switch the rectifying unit 14 to a lower voltage side. However, since the voltage detected by the back electromotive voltage detection circuit 17 is still high, the switching restriction circuit 16 restricts the switching from being performed.

【0049】そのために回転数の制御によりデューティ
がどんどん小さくなり逆起電圧が徐々に減少していくこ
ととなる。そして逆起電圧が減少し、切り替え制限回路
15に予め設定されている電圧に達したとき整流部の切
り替えを可能とする。
Therefore, the duty is gradually reduced by controlling the rotational speed, and the back electromotive voltage is gradually reduced. When the back electromotive voltage decreases and reaches a voltage preset in the switching restriction circuit 15, the switching of the rectifying unit is enabled.

【0050】またこのときも先ほどと同様、大きな減速
を防止するために整流部14を切り替えると同時にデュ
ーティ設定回路9では切り替え前の約2倍のデューティ
を発生させ、切り替え前後で大きな減速を行うのを防止
する。
Also at this time, as in the previous case, the rectifier 14 is switched to prevent a large deceleration, and at the same time, the duty setting circuit 9 generates a duty about twice that before the switching, and performs a large deceleration before and after the switching. To prevent

【0051】つぎに逆起電圧検出回路17の更に詳細な
動作について図4、図5を用いて説明する。
Next, a more detailed operation of the back electromotive voltage detection circuit 17 will be described with reference to FIGS.

【0052】図5は逆起電圧検出回路17の各入出力信
号の一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing an example of each input / output signal of the back electromotive voltage detection circuit 17.

【0053】U相(上)転流信号Su、U相(下)転流
信号Sx、チョッピング信号Schの各信号によりU相
出力電圧Vuは図5に示す様な波形となる。この波形に
おいて太線で表示している部分が直流電動機4の逆起電
圧である。
The U-phase (upper) commutation signal Su, the U-phase (lower) commutation signal Sx, and the chopping signal Sch cause the U-phase output voltage Vu to have a waveform as shown in FIG. In this waveform, the portion indicated by the thick line is the back electromotive voltage of the DC motor 4.

【0054】従って、ORゲート17a、ANDゲート
17bの論理により、U相(上)転流信号SuとU相
(下)転流信号Sxとが共にLow(OFF)で、かつ
チョッピング信号SchがHigh(ON)の時に、ア
ナログスイッチ17cはONになり、U相出力電圧Vu
がサンプルホールド回路17dに送られ、その信号が保
持される。
Therefore, according to the logic of the OR gate 17a and the AND gate 17b, the U-phase (upper) commutation signal Su and the U-phase (lower) commutation signal Sx are both Low (OFF), and the chopping signal Sch is High. At the time of (ON), the analog switch 17c is turned ON, and the U-phase output voltage Vu
Is sent to the sample and hold circuit 17d, and the signal is held.

【0055】その結果、出力信号Soutは図5に示す
ように出力波形の内、直流電動機4の逆起電圧の成分の
みが検出できる。
As a result, the output signal Sout can detect only the component of the back electromotive voltage of the DC motor 4 in the output waveform as shown in FIG.

【0056】以上のように本実施例によれば、切り替え
制限回路16と逆起電圧検出回路17とを設け、直流電
動機4の逆起電圧が予め設定された電圧より高い電圧で
あるとき、整流部切り替え回路13により高い電圧を低
い電圧に切り替えるのを防止することができるので、特
に高速回転側から低速回転側に切り替えるとき、現在の
逆起電圧が所定の電圧以下でないと切り替えられないよ
うにするため、直流電動機4の逆起電圧が次に切り替え
られる電源電圧より十分に低いときに切り替えるので、
逆起電圧<電源電圧となり、電流が逆流する事はなく、
ダイオード3g〜3lにダメージを与えることがなくな
り、回路の信頼性が著しく向上することになる。
As described above, according to this embodiment, the switching limiting circuit 16 and the back electromotive voltage detecting circuit 17 are provided, and when the back electromotive voltage of the DC motor 4 is higher than a preset voltage, the rectification is performed. Since the switching of the high voltage to the low voltage can be prevented by the section switching circuit 13, especially when switching from the high-speed rotation side to the low-speed rotation side, the switching is performed so that the current back electromotive voltage is not lower than a predetermined voltage. Therefore, the switching is performed when the back electromotive voltage of the DC motor 4 is sufficiently lower than the power supply voltage to be switched next.
Back electromotive voltage <power supply voltage, current does not flow back,
The diodes 3g to 3l are not damaged, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0057】また、転流信号・チョッピング信号の条件
によりON/OFFするアナログスイッチ17cと電圧
を保持するサンプルホールド回路17dとを設けること
により、出力電圧のうち直流電動機4の逆起電圧成分の
みを確実に抽出できるので、出力電圧の影響などによる
誤動作はなくなる。
Further, by providing an analog switch 17c that is turned on / off according to the conditions of the commutation signal and the chopping signal and a sample and hold circuit 17d that holds the voltage, only the back electromotive voltage component of the DC motor 4 in the output voltage is reduced. Since extraction can be reliably performed, malfunction due to the influence of the output voltage or the like is eliminated.

【0058】なお、本実施例では整流部は共用化した直
流電源回路としたが、2種類の直流電圧変換を持つもの
やリニアに変換可能なもの(例えばチョッパなど)でも
よい。 さらに直流電圧変換の数を増やしてもよいこと
は言うまでもない。
In this embodiment, the rectifying unit is a shared DC power supply circuit. However, the rectifying unit may be one having two types of DC voltage conversion or one capable of linear conversion (for example, a chopper). It goes without saying that the number of DC voltage conversions may be further increased.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように本発明は、整流部の出力電
圧を複数の直流電圧に変換する整流部切り替え回路を設
けることにより、インバータ回路に複数の電源供給を行
えるので、低回転数時には電圧を低下させ、チョピング
デューティのオンの比を大きくできるため、低回転数時
の効率低下を抑えることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of power supplies can be supplied to the inverter circuit by providing the rectifier switching circuit for converting the output voltage of the rectifier into a plurality of DC voltages. Since the ON ratio of the chopping duty can be increased by lowering the voltage, it is possible to suppress a decrease in efficiency at a low rotation speed.

【0060】また、回転数検出回路の出力が予め設定さ
れた回転数より高い回転数であるとき、整流部切り替え
回路により高い電圧を低い電圧に切り替えるのを防止す
る切り替え制限回路を設けることにより、特に高速回転
側から低速回転側に切り替えるとき、現在の回転数が所
定の回転数以下でないと切り替えられないようにするた
め、直流電動機の逆起電圧が次に切り替えられる電源電
圧より十分に低いときに切り替えるので、逆起電圧<電
源電圧となり、電流が逆流する事はなく、回路部品にダ
メージを与えることがなくなり、回路の信頼性が著しく
向上することになる。
When the output of the rotation speed detection circuit is higher than the predetermined rotation speed, a switching limiting circuit is provided to prevent the rectifier switching circuit from switching the high voltage to the low voltage. In particular, when switching from the high-speed rotation side to the low-speed rotation side, when the back electromotive voltage of the DC motor is sufficiently lower than the power supply voltage to be switched next, so that the current rotation speed cannot be switched unless the current rotation speed is equal to or lower than a predetermined rotation speed. Therefore, the back electromotive voltage <the power supply voltage, the current does not flow backward, the circuit components are not damaged, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0061】また、切り替え制限回路と逆起電圧検出回
路とを設けることにより、直流電動機の逆起電圧が予め
設定された電圧より高い電圧であるとき、整流部切り替
え回路により高い電圧を低い電圧に切り替えるのを防止
することができるので、特に高速回転側から低速回転側
に切り替えるとき、現在の逆起電圧が所定の電圧以下で
ないと切り替えられないようにするため、直流電動機の
逆起電圧が次に切り替えられる電源電圧より十分に低い
ときに切り替えるので、逆起電圧<電源電圧となり、電
流が逆流する事はなく、回路部品にダメージを与えるこ
とがなくなり、回路の信頼性が著しく向上することにな
る。
Further, by providing the switching limiting circuit and the back electromotive voltage detection circuit, when the back electromotive voltage of the DC motor is higher than a preset voltage, the rectifier switching circuit changes the high voltage to a lower voltage. Since switching can be prevented, especially when switching from the high-speed rotation side to the low-speed rotation side, the back electromotive voltage of the DC motor is changed to the next to prevent the current back electromotive voltage from being switched unless the current back electromotive voltage is equal to or lower than a predetermined voltage. Since the switching is performed when the power supply voltage is sufficiently lower than the power supply voltage, the back electromotive voltage <the power supply voltage, the current does not flow backward, the circuit components are not damaged, and the reliability of the circuit is significantly improved. Become.

【0062】また、転流信号・チョッピング信号の条件
によりON/OFFするアナログスイッチ17cと電圧
を保持するサンプルホールド回路17dとを設けること
により、出力電圧のうち直流電動機4の逆起電圧成分の
みを確実に抽出できるので、出力電圧の影響などによる
誤動作はなくなる。
Further, by providing an analog switch 17c that is turned on / off according to the conditions of the commutation signal and the chopping signal and a sample and hold circuit 17d that holds the voltage, only the back electromotive voltage component of the DC motor 4 in the output voltage is provided. Since extraction can be reliably performed, malfunction due to the influence of the output voltage or the like is eliminated.

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

【図1】本発明の一実施例における直流電動機の運転制
御装置のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of a DC motor operation control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例の整流部14の詳細回路図FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a rectifier 14 according to the embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例における直流電動機の運
転制御装置のブロック図
FIG. 3 is a block diagram of a DC motor operation control device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】実施例の逆起電圧検出回路17の詳細回路図FIG. 4 is a detailed circuit diagram of a back electromotive voltage detection circuit 17 according to the embodiment.

【図5】実施例の逆起電圧検出回路の動作の一例を示す
タイミングチャート
FIG. 5 is a timing chart illustrating an example of the operation of the back electromotive voltage detection circuit according to the embodiment;

【図6】従来の直流電動機の運転制御装置のブロック図FIG. 6 is a block diagram of a conventional DC motor operation control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 インバータ回路 4 直流電動機 6 転流回路 10 チョッピング信号発生回路 11 合成回路 12 ドライブ回路 13 整流部切り替え回路 14 整流部 15 切り替え制限回路 Reference Signs List 3 inverter circuit 4 DC motor 6 commutation circuit 10 chopping signal generation circuit 11 combining circuit 12 drive circuit 13 rectifying section switching circuit 14 rectifying section 15 switching limiting circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−54884(JP,A) 特開 昭61−170292(JP,A) 特開 昭63−224698(JP,A) 特開 平3−56091(JP,A) 特開 平4−312386(JP,A) 特開 昭64−50787(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-54884 (JP, A) JP-A-61-170292 (JP, A) JP-A-63-224698 (JP, A) 56091 (JP, A) JP-A-4-312386 (JP, A) JP-A-64-50787 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 6/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 交流入力電圧を高低2種類の複数の直流
電圧に変換する整流部と、複数個の半導体スイッチ及び
ダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記
インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流
電動機の回転子の位置を検出する位置検出回路と、前記
位置検出回路の出力を元に前記インバータ回路の半導体
スイッチの動作を決定する転流回路と、前記直流電動機
の回転数を可変にするチョッピングを行うための信号を
発生するチョッピング信号発生回路と、前記転流回路の
出力と前記チョッピング信号発生回路の出力とを合成す
る合成回路と、前記合成回路の出力により前記インバー
タ回路の半導体スイッチをオン/オフさせるドライブ回
路と、前記直流電動機の回転数を指令する回転数指令回
路と、前記回転数指令回路の指令回転数が低回転数のと
きには前記整流部の低い直流電圧変換を選択し、前記回
転数指令回路の指令回転数が高回転数のときには前記整
流部の高い直流電圧変換を選択する整流部切り替え回路
と、前記直流電動機の回転数を検出する回転数検出回路
と、前記整流部切りえ回路が高い電圧を選択しており
かつ前記回転数検出回路が一定回転数以上の回転数を検
出しているときに前記整流部切り替え回路による切り替
えを禁止する切り替え制限回路を備えた直流電動機の運
転制御装置。
A rectifier for converting an AC input voltage into a plurality of high and low DC voltages; an inverter circuit in which a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected; a DC motor operated by the inverter circuit; A position detection circuit for detecting a position of a rotor of the DC motor; a commutation circuit for determining an operation of a semiconductor switch of the inverter circuit based on an output of the position detection circuit; and a variable rotation speed of the DC motor. A chopping signal generating circuit for generating a signal for performing chopping, a synthesizing circuit for synthesizing an output of the commutation circuit and an output of the chopping signal generating circuit, and a semiconductor switch of the inverter circuit by an output of the synthesizing circuit. A drive circuit for turning on / off, and a rotation speed command circuit for commanding the rotation speed of the DC motor.
Road and the command rotation speed of the rotation speed command circuit when the low-speed and select a lower DC voltage conversion of the rectification section, the times
A rectifying unit switching circuit for selecting a high DC voltage conversion of the rectifying unit when a command rotational speed of the rotational speed command circuit is a high rotational speed; and a rotational speed detecting circuit for detecting a rotational speed of the DC motor.
When the rectifying portion cutting exchange example circuit has selected a high voltage
And the rotation speed detection circuit detects a rotation speed equal to or higher than a certain rotation speed.
An operation control device for a DC motor , comprising: a switching restriction circuit for prohibiting switching by the rectification unit switching circuit when the motor is in operation.
【請求項2】 整流部は、4個の整流ダイオードを2相
ブリッジ結線されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路
の正極と負極との間に直列に接続された2個のコンデン
サと、前記ブリッジ回路の一方の入力と前記コンデンサ
の中点との間に接続されたスイッチとからなり、整流部
切り替え回路が、高い電圧に切り替える時には前記スイ
ッチをオンし、前記整流切り替え回路が低い電圧に切り
替える時には前記スイッチをオフするようにした請求項
1に記載の直流電動機の運転制御装置。
2. The rectifying section includes four rectifying diodes in two phases.
Bridge circuit with bridge connection, the bridge circuit
Capacitors connected in series between the positive and negative electrodes of
And one input of the bridge circuit and the capacitor
And a switch connected between the
When the switching circuit switches to a higher voltage, the switch
Switch, and the rectification switching circuit switches to a lower voltage.
Claims wherein the switch is turned off when changing.
2. The operation control device for a DC motor according to claim 1 .
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