JP3339667B2 - 電気モータドライブにおける入力電圧変動補償 - Google Patents

電気モータドライブにおける入力電圧変動補償

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電気モータシステ
ムでのＤＣリンク電圧変動を補償する装置及び方法に関
する。特に、本発明はＤＣリンク電圧に対応するデジタ
ル値を周期的に読み込み、速度指示信号を調節し、ＤＣ
リンク電圧での変動を補償し、スイッチドリラクタンス
ドライブ(switched reluctance drive) を動作させるデ
ジタル回路及び方法に関する。調節された速度信号はコ
ントローラに伝送され、そこでこの信号はスイッチドリ
ラクタンスドライブの駆動タイミングを調節するのに使
用される。
【０００２】
【従来の技術】電気モータは電気エネルギを機械的エネ
ルギに変換し作業を行う。電気モータはモータ内の１つ
又は複数の巻線に電圧を与えることにより磁場を発生す
る。磁場により生じた機械的引力により電気モータ内の
ロータを動かすことになる。電気モータの効率は、モー
タの各印加電圧のタイミング及びその大きさに部分的に
依存している。印加電圧の大きさはスイッチドリラクタ
ンス機器の場合、特に重要である。
【０００３】以前よりリラクタンスモータは他のタイプ
のモータに比べ効率面では劣っているものと考えられて
きた。この問題の一部は、スイッチドリラクタンスモー
タの制御が困難であるがために生じていた。しかし最
近、モータの設計及び電気的に制御されたスイッチング
の開発が進んだので、広範囲なサイズ、パワー及び速度
を有する高性能なスイッチドリラクタンスドライブが製
作された。ここで、用語’モータ’が使用されている
が、特別な区別がなければ、発生モードが同一の機器を
含む。
【０００４】スイッチドリラクタンスモータの設計及び
動作理論は一般に良く知られており、例えば PCIM '93
Conference and Exhibition at Nuremberg, Germany, J
une21-24, 1993 にて発表された Stephenson and Bla
ke による The Characteristics, Design and Applicat
ions of Switched Reluctance Motors and Drives"にお
いて検討されている。
【０００５】スイッチドリラクタンスモータは一般にモ
ータの可動部（ロータ）に巻線又は永久磁石を用いない
で構成されている。大部分のスイッチドリラクタンスモ
ータの静止部（ステータ）はステータポールに巻かれた
電線のコイルを含み、これは一方向電流が流れる。スイ
ッチドリラクタンスモータには、逆極性のステータポー
ルに巻かれたコイルが直列又は並列に接続され、多相ス
イッチドリラクタンスモータを構成するものがある。各
位相巻き線を所定シーケンスで印加する事によりモータ
トルクが発生し、このシーケンスは磁力による引力がロ
ータとステータの極の間に発生しそれらが近付くよう
に、ロータの角度位置に同期している。同様に、発生動
作は、極が互いに離れていくサイクル部分に電圧パルス
を位置させることにより生じる。
【０００６】一般的な動作において、スイッチドリラク
タンスモータの位相巻き線がスイッチオン（即ち通電）
する度に、磁束が位相巻き線により発生し、それにより
位相巻き線に対応する２つの向かい合ったポールを逆極
性の電磁石に変える。通電した位相巻き線により生じた
電磁場は、ロータポールでの引力を発生する。スイッチ
ドリラクタンスモータの構造及び動作は一般に理解され
ており、ここでは従来技術として説明されている。
【０００７】スイッチドリラクタンスモータにより生じ
た速度及びトルクを維持するために、モータの位相巻き
線に与えられる電圧を、いつ及びどの程度与えるかを慎
重に制御する必要がある。供給電圧は著しく変動するこ
とがあるので、供給電圧の変動を無視する制御は、ユー
ザにより要求されるその機器を制御する能力に著しい低
下を生じる。なぜなら、位相巻き線により生じた磁束
は、印加電圧の量に直接関係するからである。従って、
供給電圧の変動により、位相巻き線により生じた磁束に
多少の望ましくない変動が発生する。モータ内の磁束に
おけるこの不要な変動により、位相巻き線の通電により
生じた電磁場は強すぎるか又は弱すぎることになり、モ
ータの性能が劣化する。
【０００８】多くのスイッチドリラクタンスモータはバ
ッテリにより、即ちより一般的にはＤＣ電圧により動作
し、この電圧はＡＣ電源をＤＣ電圧に整流、即ち変換す
ることにより得られる。本発明では、スイッチドリラク
タンスモータに（バッテリ、整流器等から）供給される
ＤＣ電圧は、”ＤＣリンク電圧”と呼ばれる。当業者は
スイッチドリラクタンスモータシステムに使用できるＤ
Ｃリンク電圧はしばしば一定ではないことを理解するで
あろう。ＡＣ電源の電圧変動、モータシステムが動作す
る場合の電気的環境の変化、ＤＣリンク電圧を供給する
のに使用される電気部品の変動により、しばしばＤＣリ
ンク電圧は時間的に変動する。ＤＣリンク電圧でのこの
ような変動は、もし補償されなければ、スイッチドリラ
クタンスドライブの性能を劣化させることがある。
【０００９】上記したように、スイッチドリラクタンス
ドライブにおいて、いつ及びどれくらい電圧を位相巻き
線に供給するかは極めて重要である。一般に知られてい
るスイッチドリラクタンスドライブにおいて、モータの
速度、所望トルク、及び位相巻き線に与えれられる電圧
の時間と量の関係は、特性記述(characterisation)と呼
ばれる処理を介して実験的に求められる。特性記述にお
いて、モータの動作パラメータは広範な動作条件につい
て決定される。これらの動作パラメータはアナログ又は
デジタル回路（制御則テーブルと呼ばれる）に格納され
る。ドライブの動作中、制御システムは制御則テーブル
にモータの速度及び所望トルクを示す信号を提供する。
制御則テーブルを含む回路は、位相巻き線の通電を制御
する信号を発生する。制御則テーブルを伴うモータコン
トローラの使用は、一般に理解されているので、詳細な
説明は省略する。
【００１０】幾つかのモータについて、特性記述は モ
ータシステムに適用されるＤＣリンク電圧に変動はない
と仮定した処理において行われる。ＤＣリンク電圧は一
般に変動することを実感すると、特性記述は予想される
最低値のＤＣリンク電圧を仮定して行われることがあ
る。つまり、特性記述は”最悪の場合”のＤＣリンク電
圧を仮定して行われる。この種の特性記述は望ましいも
のではない。なぜなら、スイッチドリラクタンスドライ
ブの望まれる最適なＤＣリンク値での動作ではなく、最
悪の場合（殆ど発生しない）での動作を特徴づけるから
である。このようなＤＣリンク電圧の変動は、もし補償
されなければ、スイッチドリラクタンスドライブの性能
を劣化することがある。他のモータはその最適なＤＣリ
ンク電圧で特徴付けられている。このようなモータにつ
いて、動作時のＤＣリンク値の変動は補償しなければな
らない。さもなければドライブの性能は低下する。
【００１１】一般に知られているリラクタンスドライブ
の中には、ＤＣリンク電圧の変動を補償しないものもあ
る。そのようなシステムはＤＣリンク電圧の変動によ
り、動作的問題及び効率の低下が必ず生じる。他のスイ
ッチドリラクタンスドライブは、ＤＣリンク電圧の変動
を補償するためにアナログシステムを使用している。一
般に、ＤＣリング電圧の変動を、制御則テーブル(contr
ol law table) に提供される速度信号を調節することに
より補償している。これにより、コントローラに提供さ
れる速度信号は実際のモータ速度ではなく、ＤＣリンク
電圧を示す信号により修正された修正実際速度信号であ
る。
【００１２】一般的なアナログＤＣリンク補償回路にお
いて、モータ回転速度に対応するアナログフィードバッ
ク信号は、ＤＣリング電圧に対応するデューティー比を
有するパルスを用いて、固定周波数でサンプルされる。
このサンプリングにより、制御回路に提供される修正さ
れたアナログ速度信号を発生する。この制御回路は制御
則テーブルを含むこともある。例えば、ＤＣリング値が
所望ＤＣリンク値か、それに近い値の場合、速度フィー
ドバック信号は約９０％のデューティー比を有するパル
スを用いてサンプルすることができる。これは修正され
た速度信号の第１の値を生じる。ＤＣリンク値が所望Ｄ
Ｃリンク電圧以下になった場合、サンプリングパルスの
デューティー比は１００％まで増加し、コントローラに
提供される修正されたアナログ速度信号が増加する。従
って、ＤＣリンク電圧が増加した場合、サンプリングパ
ルスのデューティー比は減少し、その結果、コントロー
ラに提供される修正されたアナログ速度信号の値は減少
する。制御則テーブルを含むことがあるコントローラ
は、修正された信号を受信し、ＤＣリンク電圧内の変動
を補償するようにモータ巻線の通電を制御する信号を発
生する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このようなアナログＤ
Ｃリンク補償システムには一般に幾つかの欠点がある。
特に、これらアナログシステムは、アナログシステム全
般にいえる低精度及び低い性能限界を有している。更に
このようなアナログシステムは、制限された動作範囲内
でのみ動作し、高価な部品を使用しなければならない。
例えば前述のアナログサンプリング技術の使用では、サ
ンプリングパルスのデューティー比は１００％を超える
ことはできない。更に、デジタルコントローラがモータ
制御システムに統合されると、アナログＤＣリンク補償
器に関する要求事項により高価な回路を更に追加する必
要がある。
【００１４】周知のアナログシステムにはこのような欠
点があるので、高精度で、望ましいＤＣリンク電圧をカ
バーし、比較的安価なＤＣリンク電圧補償システムが望
まれている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は特許請求の範囲
に定義されている。本発明の好適特徴は各請求項に記載
されている。
【００１６】本発明は主に電気駆動システム内のＤＣリ
ンク電圧変動を補償する装置及び方法に関係している。
特に本発明はＤＣリンク補償を高精度かつ高価的に実施
し、従来のアナログＤＣリンク補償システムの多くの欠
点を克服するデジタルシステムに関する。本発明の一実
施例において、デジタル回路がＤＣリンク電圧及び実際
のロータ速度を示すデジタル信号を周期的に読み込むた
めに使用される。このデジタル回路は新規な方法を用い
て、ロータ速度を示すデジタル信号を調節し、ＤＣリン
グ電圧内の変動を補償する。補償された速度信号はコン
トローラ（制御則テーブルを含む場合もある）に転送さ
れ、その信号はスイッチドリラクタンスドライブのコイ
ル通電時間を調節するのに使用される。
【００１７】本発明の好適実施例によれば、周知のスイ
ッチドリラクタンスドライブコントローラの前述した欠
点は、マイクロコントローラを使用して、ＤＣリンク電
圧を示す信号をデジタル的に処理し、ＤＣリンク電圧変
動の補償が行われることにより克服される。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１はスイッチドリラクタンスモ
ータ(switched reluctance motor) （ロータ１２により
部分的に示される）用のデジタルＤＣリンク電圧補償シ
ステム１０を示す代表的ブロック図である。この電圧補
償システム１０は更にロータ位置センサ１４（ＲＰＴ）
を含み、このセンサ１４はロータと共に回転するするよ
うに設けられた部材により影響され、ロータ１２の位置
を示すロータ位置センサ出力信号１６を発生する。勿
論、ロータ一情報はロータ位置変換器（ＲＰＴ：rotor
position transduser ）等他の手段により、又はモータ
の電流、電圧及び（又は）インダクタンスからの情報を
概算することにより得ることができる。センサ１４は説
明を目的として図１にはブロック形式で示してある。
【００１９】与えられた期間中のロータ位置変化をモニ
タすることにより、モータの速度を判断することができ
る。図１において、速度計測ブロック１８はロータセン
サ出力信号１６を受信する機能を有し、ロータ１２の実
際の回転速度に対応する実際速度２０を提供する。速度
計測ブロック１８の構造は当業者にとって簡単なもので
あり、使用される特定ＲＰＴに依存する。実際速度２０
はデジタルＤＣリンク電圧補償ブロック２２に提供され
る。
【００２０】ロータの回転速度を検知する他、本発明に
よる回路はＤＣリンク電圧２４も検知する。図１の実施
例において、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）２６
はＤＣリンク電圧２４をサンプルし、それをデジタル出
力２８に変換する。この出力２８はＤＣリンク電圧の電
圧値を示す。ＡＤＣ２６は出力２８をデジタルＤＣリン
ク電圧補償ブロック２２に転送する。例えばＡＤＣ出力
２８は８つのデータビットを具備し、２8 （２５６）の
異なる電圧レベルを示すことができる。
【００２１】デジタルＤＣリンク電圧補償ブロック２２
は実際速度信号２０及びＡＤＣ電圧出力２８を受信し、
補償されたデジタル速度信号３０を発生する。この信号
３０はスイッチドリラクタンスモータ用のモータコント
ローラ３２に転送される。一実施例では、補償されたデ
ジタル速度信号３０はＤＣリンク電圧２４に対して逆に
調節される。例えば、ＤＣリンク電圧２４の上昇は、小
さい値に補償された速度信号３０を発生し、一方ＤＣリ
ンク電圧２４の減少は、大きな値に補償された速度信号
３０を発生する。デジタルＤＣリンク電圧補償器２２か
らの補償されたデジタル速度信号３０は、モータコント
ローラ３２に供給される。一実施例においてこのコント
ローラ３２は制御則テーブルを含む。モータの制御は補
償された速度信号を用いて行われる。
【００２２】実際速度信号は従来方法を用いてモータの
他の特性のために使用できること（詳述されず）は勿論
である。
【００２３】デジタルＤＣリンク電圧補償器２２は幾つ
か異なる方法で実施できる。例えば、個別デジタル部
品、又は用途特定デジタル集積回路(application speci
fic digital integrated circuit) はこのＤＣリンク電
圧補償器に使用できる。本発明の一実施例において、こ
のデジタルマイクロコントローラとして、モトローラ社
のＭＣ６８ＨＣ１１のマイクロコントローラファミリー
から選ばれるマイクロコントローラを使用して、本発明
のＤＣリンク電圧補償法を実施できる。その実施例で
は、それと同一のマイクロコントローラをモータコント
ローラ３２として使用できる。そのような実施例はモー
タコントローラ３２を実施するのに必要な回路を著しく
追加することなく、ＤＣリンク電圧補償を行うことがで
きるとう利点を持っている。
【００２４】次に図２について説明する。図２はＤＣリ
ンク電圧補償システム１０内に構成されたデジタルＤＣ
リンク電圧補償器２２を実施するための好適な方法を示
すフローチャートである。図２は詳細には、デジタルＤ
Ｃリンク電圧補償器２２が実際速度信号２０を補償され
た速度信号３０に変換できる本発明による方法を示す。
【００２５】処理の最初に、デジタルＤＣリンク電圧補
償器２２は実際のＤＣリンク電圧を先ず判断しなければ
ならない。この判断は、実際のリンク電圧に対応しＡＤ
Ｃ２６により提供されるデジタル値を読むことにより行
われる。ＤＣリンク電圧の過渡的変動がモータ動作に影
響するのを避けるために、ＤＣリンク電圧２４は与えら
れた時間において平均される。図２に示す本発明の実施
例では、この読み込み及び平均化は以下のように行われ
る。
【００２６】ステップ３４では、デジタルＤＣリンク電
圧補償器２２はＡＤＣ２６からの８ビットデジタル出力
を読み込む。ステップ３６では、ＤＣリンク電圧に対応
するデジタル値が１２３と２１０の間の十進値に対応す
る値に正規化される。正規化範囲は、デジタルＤＣリン
ク電圧補償器２２が補償できる範囲、及びドライブの制
御システムが実際に速度及びトルクを制御できる範囲で
ある。
【００２７】ＤＣリンク電圧を時間的に平均化するため
に、ＡＤＣ２６からのデジタル信号を読み込む処理は２
５６回繰り返される。２５６回の読み込み値は互いに加
算され、２５６で割ることにより、平均ＤＣリンク電圧
を得る。本発明では、この加算及び割り算はリンク合計
(link _sum) と呼ばれる二進格納レジスタを介して行わ
れる。ステップ３８では、正規化された各ＤＣリンク電
圧の”読み”がリンク合計に加算され、二進変数が合計
を示す。次のステップ４０では、カウンタは２５６回の
読み込みがリンク合計に加算されたかを示し、２５６回
でない場合、処理は繰り返され、ＤＣリンク電圧の次の
読みを得る。そして、正確に２５６の読みがリンク合計
に加算されると、ステップ４２では１２７がリンク合計
に加算される。１２７をリンク合計に加算することによ
り、リンク合計は単に切り捨てられるのではなく、丸め
られる。このカウンタは電圧サンプリング４２の他の２
５６回の読み込みでは０にリセットされる。ステップ４
４では、リンク合計は右に８だけシフトされ、リンク合
計を２8 （＝２５６）で割っている。これによりリンク
合計を平均し、平均ＤＣリンク電圧を得ている。リンク
合計を右に８回シフトする利点は、２５６で割って同一
の結果を得るときより処理時間が著しく短いことであ
る。割り算は単純にシフトするより遥かに時間を要す
る。時間の節約は本発明を適用できるようなリアルタイ
ムシステムでは特に重要である。
【００２８】平均ＤＣリンク電圧が一度判断されると、
本発明のデジタルＤＣリンク補償器２２は補償因数を決
定し、実際のモータ速度信号２０を調節し、ＤＣリンク
電圧内のあらゆる変動を補償する。本発明はデジタル回
路を使用するので、この補償因数は実際のＤＣリンク電
圧と補償因数の間の任意の関係に従って選択することが
できる。本発明の一実施例において、実際のＤＣリンク
値と補償因数間の関係は、補償因数が実際のＤＣリンク
電圧の減少と共に増加し、実際のＤＣリンク電圧の増加
と共に減少するように設定される。
【００２９】図３のラインＡはＤＣリンク電圧（正規化
されたＡＤＣ値で水平軸上に示される）と補償因数（垂
直軸に示される）の間の或所望関係を示す。図におい
て、ＤＣリンク値と補償因数間の関係を次に示す。補償
因数は最適ＤＣリンク電圧を実際のＤＣリンク電圧で割
ったに等しい。例えば、本発明の一実施例において、こ
の最適ＤＣリンク電圧は１３５０ＶDCであり、この値は
正規化されたＡＤＣ値の１７２に対応している（２００
０ボルトスケールを２５６のデジタル値に分割すること
に基づく）。実際のＤＣリンク電圧が１３５０ＶDCの場
合（ＡＤＣ値は１７２）、補償因数は１．０が望まし
い。なぜなら、ＤＣリンク電圧の変動はないので、実際
速度信号は修正する必要がないからである。同一の例を
用いて、実際のＤＣリンク電圧が１５５０の場合（ＡＤ
Ｃ値は１９８）、補償因数は（１３５０／１５５０）即
ち約０．８７が望ましい。この２つの例は図３のライン
Ａに関して示されている。実際のＤＣリンク電圧が１０
５６ボルトの場合（ＡＤＣ値は１３５）、補償因数は約
１．２８が望ましい。実際のＤＣリンク電圧が１５５０
ボルトの場合（１９８のＡＤＣ値を有する）、補償因数
は約０．８７が望ましい。尚、ＤＣリンク電圧と図３の
ラインＡにより示される補償因数間の関係は、本発明を
実施するのに使用できる関係の中の１つにすぎない。
【００３０】実際のＤＣリンク電圧を示す正規化された
ＡＤＣ値が与えられた場合、補償因数の誘導は、実際は
様々の方法で行うことができる。例えば、簡単な参照テ
ーブル(look-up table) を使用でき、又この補償因数は
他の方法で計算できる。図２で示される実施例におい
て、補償因数は計算により得ている。
【００３１】図３のラインＡは非線形の最適補償因数の
代わりに一定傾斜の概算である。複雑な数学的関係の説
明はしばしば難しい場合があり、デジタルシステムで実
施できる実際的な置き換え等の簡単な概算を行う方が良
い場合があることは、当業者に理解できるであろう。従
って、図２で示される実施例は補償因数と電圧変動の間
の最適で正確な非線形関係を実施しておらず、以下に示
すように、ラインＡにより示される関係に従う線形概算
を実施している。
【００３２】先ず、ラインＡにより示される関係は、Ｙ
＝ＭＸ＋Ｃとして表現できる。ここで、ＭはラインＡの
傾斜、Ｘは実際のＤＣリンク電圧に対応するデジタル値
を示し、Ｃはオフセットを示す。ラインＡの特性を決定
するために、ラインＡの傾斜が計算された。図３に示す
例では、傾斜Ｍは約−０．００６４６となった。小数点
以下の数０．００６４６はデジタルで表現するには不便
であるので、大きな倍数（この例では２13即ち８１９
２）を掛けて、デジタルシステムで使用できる十進の整
数を生成する。この例で、傾斜は約−５３であった。式
の右辺には２13を掛けているので、左辺も同一数を掛け
なければならない。これにより、実際のＤＣリンク値が
所望のＤＣリンク値に等しいとき（即ち正規化されたＡ
ＤＣ値が１７２であったとき）、計算された補償因数Ｙ
が１ではなく２13即ち８１９２となる。これらの数値を
用いて、値Ｃは−１７３０８と計算された。
【００３３】尚、実際のＤＣリンク電圧が最適ＤＣリン
ク電圧に等しいとき、オフセットＣを−１７３０８に選
択することにより所望補償因数が生成される一方で、最
適ＤＣリンク電圧より著しく大きな又は著しく小さなＤ
Ｃリンク電圧のときにオフセットエラーも発生する。こ
れは、補償因数がラインＡにより示される所望補償因数
とは僅かに異なることから生じたこであろう。従って、
他の傾斜を選択し、その異なる傾斜に対する最も大きな
及び最も小さな予想ＤＣリンク値での相対オフセットエ
ラーを比較することが決定された。ハイエンド、即ちＤ
Ｃリンク値端部でパーセンテージエラーと過補償との兼
ね合いがとられる。
【００３４】図４は−５３、−５４、−５５、−５６及
び−５７の傾斜に対するこのような計算の一例を示す。
図４のチャートは傾斜Ｍの絶対値、計算されたオフセッ
トＣ、及びラインＡにより示される所望補償因数からの
パーセントエラーの絶対値を示す。このパーセントエラ
ーは最も大きな及び最も小さな予想ＤＣリンク電圧に対
するものである。−５５の傾斜が本実施例では選択され
た。なぜなら、高電圧でのパーセンテージエラーと過補
償との間の好適な兼ね合いがとれるからである。最も小
さな予想ＤＣリンク電圧がその傾斜を決定するのに用い
られた。なぜなら、低い実際ＤＣリンク電圧での不十分
なＤＣリンク補償よりも、高い実際ＤＣリンク電圧での
多すぎるＤＣリンク補償の方が良いとされているからで
ある。−５５の傾斜が用いられたとき、計算されたオフ
セット因数Ｃは１７，６５２となった。
【００３５】ここで説明する特定例について傾斜−５５
の選択が行われた。モータの構造、所望動作点、システ
ム設計者の目標に応じて、他の適切な傾斜を容易に選ぶ
ことができる。
【００３６】−５５の傾斜を用いる図２の実施例の説明
に戻る。ステップ４４で得られた平均ＤＣリンク電圧
（前述した式のＸに対応する）は、ステップ４６では傾
斜値５５が掛けられる。傾斜はマイナスであるが、これ
は図２の実施例では使用されない。ステップ４６で平均
リンク電圧に５５を掛けることにより、対応するＤＣリ
ンク電圧変動を判断することができる。式Ｙ＝ＭＸ＋Ｃ
を実行するために、ステップ４８では、１７，６５２か
ら、平均ＤＣリンク電圧に５５を掛けた値を引き、Ｙ補
償因数を得る。
【００３７】補償因数を計算した後、本発明のデジタル
ＤＣリンク電圧補償器は、測定したモータ速度２０に補
償因数が反映されるように調節する必要がある。この調
節は主に、実際のモータ速度２０に補償因数を掛け、補
償された速度信号３０を発生することにより実行され
る。この信号は前述したようにコントローラ３２に供給
される。
【００３８】図２の実施例において、スケーリング因数
(scaling factor)、正規化因数及び乗数が、実際速度信
号２０を補償された速度信号３０に変換するために用い
られる。これらスケーリング因数、正規化因数、乗数
は、デジタルシステムで本方法を最適に実施するために
用いられ、スケーリングを補償し、オフセット因数は実
際のＤＣリンク電圧に対する補償因数を計算するのに使
用される。これら因数及び乗数は本発明を逸脱すること
なく変更及び修正できるものである。
【００３９】図２の実施例において、実際速度信号２０
は速度計測ブロック１８から受信され、ステップ５０で
デジタルＤＣリンク電圧補償器ブロック２２により読み
込まれる。実際速度の認識により、ＤＣリンク電圧変動
に応じて変化する基線(baseline) を提供する。ステッ
プ５０で実際速度信号が読み込まれると、ステップ５２
でこの信号は正規化される。ここで、正規化は値を２15
−１＝３２７６７以下にする制限を与えなければならな
い。このステップにより、補償された速度信号を提供す
るのに使用する最高速度信号を３２、７６７以下にする
ことができる。
【００４０】ステップ５４では、正規化されたデジタル
形式の実際速度には、ステップ４８で計算されたデジタ
ル補償因数が掛けられ、補償された速度信号３０を示す
デジタル出力を発生する。補償されたデジタル速度信号
３０をモータコントローラ３２に供給し前述したように
モータ動作を制御できる。
【００４１】図２の実施例において、デジタル補償速度
信号は先ず、スケーリング、即ち大きさの調節が行わ
れ、モータコントローラに供給される前に制限される。
図２において、スケーリングはステップ５８で行われ
る。ステップ５６では補償された速度信号は２13（８，
１９２）×２7 （１２８）＝２20（１，０４８，５７
６）で割られ、スケーリングされ補償された速度を提供
する。除数の成分２13（８，１９２）は傾斜の掛け算を
上記と同一の値だけオフセットする。成分の２7 （１２
８）は未補償の速度を８ビットレンジまでスケールする
ために役立つ。スケールされ補償された速度を８ビット
レンジまでに調節することは、ステップ５８で８ビット
より大きい値を切り捨てることにより行われる。従って
図２の実施例のステップ５８では、スケールされ補償さ
れた８ビット速度信号３０を生じ、この信号はスイッチ
ドリラクタンスモータコントローラ３２に転送される。
【００４２】補償された速度信号３０は、ＤＣリンク電
圧の変動に基づくパルスの大きさ、パルス幅及びタイミ
ングを調節するためにスイッチドリラクタンスモータコ
ントローラ３２に与えられる。補償された速度信号３０
は許容ＤＣリンク電圧２４の範囲以内で作用し、この電
圧は前述した本発明の一実施例では正規化され制限され
ている。
【００４３】以上、ＤＣリンク電圧の変動に応じて速度
を示す信号を調節するためのＤＣリンク電圧補償システ
ム及び方法が説明された。
【００４４】付録Ａに記載したプログラムリストはソフ
トウエアルーチン代表的なリストであり、このルーチン
は本発明に従うＤＣリンク電圧補償システムを構成する
ときに使用できる。
【００４５】
【発明の効果】本発明の好適実施例はＤＣリンク電圧の
変動に応じてロータ速度信号を調節するデジタルＤＣリ
ンク電圧補償システムを提供する。このデジタル電圧補
償システムはロータ速度及びそのトルク制御の精度を経
済的な方法で改善している。
【００４６】本発明には様々の修正及び変更を施すこと
ができるが、複数の特定実施例が図面を参照して詳細に
説明された。しかし、前述の説明は本発明を限定するも
のではない。反対に、本発明は特許請求の範囲により定
義されている範囲を超えることのない全ての修正、等価
構成及び変更を含む。
【００４７】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるＤＣリンク電圧補償シ
ステムをブロック図。
【図２】本発明の一実施例によるＤＣリンク電圧補償シ
ステムを実施するための方法を示すフローチャート。
【図３】ＤＣリンク電圧と本発明を適用することにより
実施できる補償因数の間の関係を示すグラフ。
【図４】平均ＤＣリンク電圧のデジタル表現と補償因数
の間の関係を判断するときに使用されるテーブル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョフリー・トーマス・ブラウン イギリス国、ワイオー８・７アールイ ー、ノース・ヨークシャー、ヘミングブ ロー、ビラ・クローズ 42 (72)発明者 デイビッド・マーク・サグデン イギリス国、エルエス29・８キュージ ー、リーズ、イルクレイ、サウスウェイ 16 (56)参考文献 特開 平６−189580（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−284773（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−328773（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−508297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/05

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コントローラとロータとを有する電気機
    器を含む電気機器ドライブに印加される所定ＤＣリンク
    電圧と実際のＤＣリンク電圧のずれを補償する方法であ
    って、前記コントローラは速度信号に応じて前記機器を
    制御し、 前記実際のＤＣリンク電圧を周期的にサンプリングし、
    そのサンプルされたＤＣリンク電圧をデジタルリンク電
    圧値に変換し、 前記実際のロータ速度をサンプリングし、そのサンプリ
    ングされたロータ速度をデジタル速度値に変換し、 前記デジタル速度値を前記デジタルリンク電圧値に従っ
    て修正し、補償された速度信号を生成し、及び前記補償
    された速度信号を前記電気機器コントローラに転送し、
    前記機器の制御に前記補償された速度信号を使用するこ
    とを特徴とする補償方法。
  2. 【請求項２】 前記デジタル速度値には、前記デジタル
    リンク電圧値から発生された補償因数が掛けられ、これ
    により前記補償された速度信号を発生することを特徴と
    する請求項１記載の補償方法。
  3. 【請求項３】 前記補償因数は前記所定ＤＣリンク電圧
    を前記実際のＤＣリンク電圧で割った値に対応すること
    を特徴とする請求項２記載の補償方法。
  4. 【請求項４】 各デジタルリンク電圧値は複数のサンプ
    ルの平均値であることを特徴とする請求項１〜３のいず
    れかに記載の補償方法。
  5. 【請求項５】 前記デジタルＤＣリンク電圧値を所定範
    囲内に制限する工程を含むことを特徴とする請求項１〜
    ４のいずれかに記載の補償方法。
  6. 【請求項６】 前記デジタル速度値を所定範囲内に制限
    する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
    かに記載の補償方法。
  7. 【請求項７】 ロータを有する電気機器を含む電気ドラ
    イブの所定ＤＣリンク電圧と実際のＤＣリンク電圧のず
    れを補償するシステムであって、 前記実際のＤＣリンク電圧を周期的にサンプリングし、
    そのサンプルされたＤＣリンク電圧をデジタルリンク電
    圧値に変換する手段と、 前記実際のロータ速度を周期的にサンプリングし、その
    サンプリングされたロータ速度をデジタル速度値に変換
    する手段と、 前記デジタル速度値を前記デジタルリンク電圧値に従っ
    て修正し、補償された速度信号を生成する手段、及び前
    記補償された速度信号に従って前記機器を制御する手
    段、を具備することを特徴とする補償システム。
  8. 【請求項８】 前記実際のＤＣリンク電圧をサンプリン
    グする手段は、前記デジタルリンク電圧値として、サン
    プリングされた複数のＤＣリンク電圧の平均値を発生す
    るよう動作することを特徴とする請求項７記載のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記デジタル速度値を修正する手段は、
    前記デジタルリンク電圧値を所定範囲内に制限する手段
    を具備することを特徴とする請求項７又は８記載のシス
    テム。
  10. 【請求項１０】 前記デジタル速度値を修正する手段は
    更に、前記デジタル速度値を所定範囲に制限する手段を
    具備することを特徴とする請求項９記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記サンプリングされたＤＣリンク電
    圧を所定範囲に制限する手段と、 複数の電圧サンプルを蓄積する手段と、 前記複数の電圧サンプルを平均する手段、 を含むことを特徴とする請求項７記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記補償されたロータ速度信号を発生
    する手段は更に、 所定低レベルより低い全電圧サンプルを前記所定低レベ
    ルに設定し、所定高レベルより高い全サンプルを前記所
    定高レベルに設定することにより、サンプルされた前記
    電圧を制限するデジタル手段と、 複数の前記電圧サンプルを平均し丸め込むデジタル手段
    と、 前記平均された電圧サンプルと前記丸め込まれた電圧サ
    ンプルとを掛け合せ、補償因数を生成する手段と、 前記実際のロータ速度を検出する手段と、 所定閾値より大きな値の前記デジタル速度値を制限する
    デジタル手段と、 前記デジタル速度値と補償因数を掛け、暫定的なロータ
    速度信号を発生するデジタル手段と、 前記暫定的ロータ速度信号を所定除数で割り、スケール
    された暫定ロータ速度信号を発生する手段、及び所定量
    より大きな前記スケールされた暫定的ロータ速度信号を
    制限し、前記補償された速度信号を発生する手段、 を具備する請求項８記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記補償された速度信号を発生する手
    段はマイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項
    １２記載のシステム。
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