JP3353559B2 - デッドタイム補償装置、デッドタイム補償方法、モータ駆動装置及びモータ駆動方法 - Google Patents

デッドタイム補償装置、デッドタイム補償方法、モータ駆動装置及びモータ駆動方法

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JP3353559B2 JP19766895A JP19766895A JP3353559B2 JP 3353559 B2 JP3353559 B2 JP 3353559B2 JP 19766895 A JP19766895 A JP 19766895A JP 19766895 A JP19766895 A JP 19766895A JP 3353559 B2 JP3353559 B2 JP 3353559B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、デッドタイム補償装
置、デッドタイム補償方法、モータ駆動装置及びモータ
駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電動車両においては、ロータ及び
ステータコイルによって構成されるモータが使用され、
モータ駆動装置によって制御された相電流を前記ステー
タコイルに供給することによりモータを駆動するように
なっている。この場合、モータ制御用コントローラは、
電流指令値発生手段、電流比較手段、パルス幅変調(P
WM)信号発生手段、三角波発生手段等を有する。そし
て、前記電流指令値発生手段において、トルク指令値に
基づいて前記ロータの位置に対応させてU相、V相及び
W相から成る3相の正弦波信号が発生させられ、該正弦
波信号が電流指令値として電流比較手段に対して出力さ
れる。
【0003】また、該電流比較手段は、前記電流指令値
と前記モータからフィードバックされた相電流とを比較
し、その偏差をパルス幅変調信号発生手段に対して出力
する。該パルス幅変調信号発生手段は、入力された前記
偏差と三角波発生手段からの基準三角波とを比較して、
電流指令値に対応した出力パルス幅を有する3相のパル
ス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号をベース
ドライブ回路に対して出力する。
【0004】該ベースドライブ回路は、前記パルス幅変
調信号に対応させてトランジスタ駆動信号を発生させ、
該トランジスタ駆動信号をインバータに対して出力す
る。該インバータは、6個のトランジスタを有し、前記
トランジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタをオ
ンにして、3相の相電流を発生させ、該相電流を前記ス
テータコイルに供給する。
【0005】ところで、前記インバータにおいては、3
相の相電流を発生させるために、上段及び下段のトラン
ジスタを直列に接続した対のトランジスタが3組配設さ
れるようになっている。そして、上段のトランジスタを
オンに、下段のトランジスタをオフにすることによって
前記ステータコイルに、すなわち、モータに正の極性の
相電流を供給することができ、上段のトランジスタをオ
フに、下段のトランジスタをオンにすることによって、
前記モータに負の極性の相電流を供給することができる
ようになっている。
【0006】ところで、前記上段及び下段のトランジス
タは直列に接続されているので、両トランジスタがわず
かな時間でも同時にオンになると、短絡が生じてトラン
ジスタを破壊してしまう。そこで、各トランジスタがオ
ンになるときに遅れが発生するようにデッドタイムが設
けられている。この場合、相電流が正の極性であるとき
は電源の負側に接続されたダイオードが導通するので、
デッドタイムの間、インバータの出力電圧は負の極性に
なり、出力電圧が正の極性である時間がその分短くな
る。
【0007】一方、相電流が負の極性であるときは電源
の正側に接続されたダイオードが導通するので、デッド
タイムの間、インバータの出力電圧は正の極性になり、
出力電圧が負の極性である時間がその分短くなる。そこ
で、デッドタイムによる誤差を補償するために、相電流
の極性が正である場合には、パルス幅変調信号の出力パ
ルス幅にデッドタイムを加算し、相電流の極性が負であ
る場合には、パルス幅変調信号の出力パルス幅からデッ
ドタイムを減算するようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のモータ駆動装置においては、相電流の極性が正であ
るか負であるかを判断する必要があるので、デッドタイ
ム補償を行ってインバータの出力電圧を発生させるまで
に時間がかかってしまう。すなわち、前記デッドタイム
補償は、パルス幅変調信号発生手段内のデッドタイム補
償手段によって行われるようになっているが、相電流の
極性は、電流比較手段にフィードバックされた相電流に
よって判断される。
【0009】ところが、前記相電流が電流比較手段にフ
ィードバックされた後、該電流比較手段が、前記電流指
令値と前記相電流とを比較し、その偏差をパルス幅変調
信号発生手段に対して出力するとともに、該パルス幅変
調信号発生手段が、前記偏差と三角波発生手段からの基
準三角波とを比較して、電流指令値に対応した出力パル
ス幅を有する3相のパルス幅変調信号を発生させ、該パ
ルス幅変調信号をベースドライブ回路に対して出力する
ようになっているので、相電流の極性が検出された後、
デッドタイム補償が行われ、インバータから出力電圧が
発生させられるまでの時間が長くなってしまう。
【0010】したがって、3相の相電流のゼロクロス付
近において、相電流の極性を判断したときの極性と、イ
ンバータから出力電圧が発生させられたときの極性とが
異なることがある。例えば、相電流の極性が正から負に
変わるゼロクロス付近において、パルス幅変調信号の出
力パルス幅からデッドタイムを減算するべきであるにも
かかわらず、デッドタイムが加算されてしまうことがあ
る。また、相電流の極性が負から正に変わるゼロクロス
付近において、パルス幅変調信号の出力パルス幅にデッ
ドタイムを加算するべきであるにもかかわらず、デッド
タイムが減算されてしまうことがある。
【0011】したがって、デッドタイムによる誤差を補
償するどころか、誤差を更に大きくしてしまう。その結
果、相電流のゼロクロス付近において、電流波形に歪
(ひず)みが発生するだけでなく、モータが発生させる
トルクに変動が生じてしまう。本発明は、前記従来のモ
ータ駆動装置の問題点を解決して、電流波形に歪みが発
生することがなく、モータが発生させるトルクに変動が
生じることがないデッドタイム補償装置、デッドタイム
補償方法、モータ駆動装置及びモータ駆動方法を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明のデ
ッドタイム補償装置においては、モータに供給される相
電流を検出する相電流検出手段と、検出された相電流が
ゼロクロス付近にあるかどうかを判断するゼロクロス付
近判断手段と、検出された相電流がゼロクロス付近にあ
ると判断されたときに、検出された相電流の極性を反転
させる電流極性反転手段と、パルス幅変調信号の出力パ
ルス幅、前記反転させられた相電流の極性、及びデッド
タイムに基づいてデッドタイム補償を行うデッドタイム
補償手段とを有する。
【0013】本発明のデッドタイム補償方法において
は、モータに供給される相電流を検出し、検出された相
電流がゼロクロス付近にあるかどうかを判断し、検出さ
れた相電流がゼロクロス付近にあると判断されたとき
に、検出された相電流の極性を反転させるとともに、パ
ルス幅変調信号の出力パルス幅、前記反転させられた相
電流の極性、及びデッドタイムに基づいてデッドタイム
補償を行う。
【0014】本発明のモータ駆動装置においては、モー
タと、6個のトランジスタを備え、かつ、該各トランジ
スタのオン・オフによって前記モータに3相の相電流を
供給するインバータと、該インバータの各トランジスタ
に対してトランジスタ駆動信号を出力するデッドタイム
回路と、前記モータに供給される相電流を検出する相電
流検出手段と、モータ制御用コントローラとを有する。
【0015】そして、該モータ制御用コントローラは、
電流指令値を発生させる電流指令値発生手段、前記電流
指令値と前記検出された相電流とを比較して偏差を求め
る電流比較手段、前記偏差に基づいて、電流指令値に対
応した出力パルス幅を有する3相のパルス幅変調信号を
発生させ、該パルス幅変調信号を前記デッドタイム回路
に対して出力するパルス幅変調信号発生手段、検出され
た相電流がゼロクロス付近にあるかどうかを判断するゼ
ロクロス付近判断手段、及び検出された相電流がゼロク
ロス付近にあると判断されたときに、検出された相電流
の極性を反転させる電流極性反転手段を備える。
【0016】また、前記パルス幅変調信号発生手段は、
パルス幅変調信号の出力パルス幅、前記反転させられた
相電流の極性、及びデッドタイムに基づいてデッドタイ
ム補償を行うデッドタイム補償手段を備える。本発明の
他のモータ駆動装置においては、さらに、前記ゼロクロ
ス付近判断手段は、検出された相電流の絶対値が、電流
指令値及び周波数に基づいて設定されるゼロクロス基準
値より小さいときに、検出された相電流がゼロクロス付
近にあると判断する。
【0017】本発明のモータ駆動方法においては、イン
バータの各トランジスタに対してトランジスタ駆動信号
を出力し、各トランジスタをオン・オフさせて3相の相
電流を発生させ、該相電流をモータに供給して駆動する
ようになっている。そして、モータに供給される相電流
を検出し、電流指令値と前記検出された相電流とを比較
して偏差を求め、該偏差に基づいて、電流指令値に対応
した出力パルス幅を有する3相のパルス幅変調信号を発
生させる。
【0018】また、検出された相電流がゼロクロス付近
にあるかどうかを判断し、検出された相電流がゼロクロ
ス付近にあると判断されたときに、検出された相電流の
極性を反転させるとともに、パルス幅変調信号の出力パ
ルス幅、前記反転させられた相電流の極性、及びデッド
タイムに基づいてデッドタイム補償を行う。
【0019】
【作用及び発明の効果】本発明によれば、前記のよう
に、本発明のデッドタイム補償装置においては、モータ
に供給される相電流を検出する相電流検出手段と、検出
された相電流がゼロクロス付近にあるかどうかを判断す
るゼロクロス付近判断手段と、検出された相電流がゼロ
クロス付近にあると判断されたときに、検出された相電
流の極性を反転させる電流極性反転手段と、パルス幅変
調信号の出力パルス幅、前記反転させられた相電流の極
性、及びデッドタイムに基づいてデッドタイム補償を行
うデッドタイム補償手段とを有する。
【0020】この場合、相電流検出手段によってモータ
に供給される相電流が検出されると、ゼロクロス付近判
断手段によって、検出された相電流がゼロクロス付近に
あるかどうかが判断される。そして、検出された相電流
がゼロクロス付近にあると判断されたときに、検出され
た相電流の極性が反転させられ、パルス幅変調信号の出
力パルス幅、前記反転させられた相電流の極性、及びデ
ッドタイムに基づいてデッドタイム補償が行われる。
【0021】したがって、相電流のゼロクロス付近にお
いて、反転させられた相電流の極性と、インバータから
出力電圧が発生させられたときの極性とが同じになる。
その結果、相電流のゼロクロス付近において、電流波形
に歪みが発生することがなく、モータが発生させるトル
クに変動が生じるのを防止することができる。本発明の
デッドタイム補償方法においては、モータに供給される
相電流を検出し、検出された相電流がゼロクロス付近に
あるかどうかを判断し、検出された相電流がゼロクロス
付近にあると判断されたときに、検出された相電流の極
性を反転させるとともに、パルス幅変調信号の出力パル
ス幅、前記反転させられた相電流の極性、及びデッドタ
イムに基づいてデッドタイム補償を行う。
【0022】この場合、モータに供給される相電流が検
出され、検出された相電流がゼロクロス付近にあると判
断されると、検出された相電流の極性が反転させられる
とともに、パルス幅変調信号の出力パルス幅、前記反転
させられた相電流の極性、及びデッドタイムに基づいて
デッドタイム補償が行われる。したがって、相電流のゼ
ロクロス付近において、反転させられた相電流の極性
と、インバータから出力電圧が発生させられたときの極
性とが同じになる。その結果、相電流のゼロクロス付近
において、電流波形に歪みが発生することがなく、モー
タが発生させるトルクに変動が生じるのを防止すること
ができる。
【0023】本発明のモータ駆動装置においては、モー
タと、6個のトランジスタを備え、かつ、該トランジス
タのオン・オフによって前記モータに3相の相電流を供
給するインバータと、該インバータの各トランジスタに
対してトランジスタ駆動信号を出力するデッドタイム回
路と、前記モータに供給される相電流を検出する相電流
検出手段と、モータ制御用コントローラとを有する。
【0024】そして、該モータ制御用コントローラは、
電流指令値を発生させる電流指令値発生手段、前記電流
指令値と前記検出された相電流とを比較して偏差を求め
る電流比較手段、前記偏差に基づいて、電流指令値に対
応した出力パルス幅を有する3相のパルス幅変調信号を
発生させ、該パルス幅変調信号を前記デッドタイム回路
に対して出力するパルス幅変調信号発生手段、検出され
た相電流がゼロクロス付近にあるかどうかを判断するゼ
ロクロス付近判断手段、及び検出された相電流がゼロク
ロス付近にあると判断されたときに、検出された相電流
の極性を反転させる電流極性反転手段を備える。
【0025】また、前記パルス幅変調信号発生手段は、
パルス幅変調信号の出力パルス幅、前記反転させられた
相電流の極性、及びデッドタイムに基づいてデッドタイ
ム補償を行うデッドタイム補償手段を備える。この場
合、上段及び下段のトランジスタが同時にオンになるの
を防止するためにデッドタイムが設けられる。そして、
デッドタイム補償手段は、出力パルス幅、前記反転させ
られた相電流の極性、及びデッドタイムに基づいて補償
パルス幅を計算し、デッドタイムを設けたことによって
発生する誤差を補償する。
【0026】したがって、相電流のゼロクロス付近にお
いて、反転させられた相電流の極性と、インバータから
出力電圧が発生させられたときの極性とが同じになる。
その結果、相電流のゼロクロス付近において、電流波形
に歪みが発生することがなく、モータが発生させるトル
クに変動が生じるのを防止することができる。本発明の
他のモータ駆動装置においては、さらに、前記ゼロクロ
ス付近判断手段は、検出された相電流の絶対値が、電流
指令値及び周波数に基づいて設定されるゼロクロス基準
値より小さいときに、検出された相電流がゼロクロス付
近にあると判断する。
【0027】この場合、検出された相電流の絶対値がゼ
ロクロス基準値より小さいと、相電流が反転させられて
補償パルス幅が計算される。本発明のモータ駆動方法に
おいては、インバータの各トランジスタに対してトラン
ジスタ駆動信号を出力し、各トランジスタをオン・オフ
させて3相の相電流を発生させ、該相電流をモータに供
給して駆動するようになっている。
【0028】そして、モータに供給される相電流を検出
し、電流指令値と前記検出された相電流とを比較して偏
差を求め、該偏差に基づいて、電流指令値に対応した出
力パルス幅を有する3相のパルス幅変調信号を発生させ
る。また、検出された相電流がゼロクロス付近にあるか
どうかを判断し、検出された相電流がゼロクロス付近に
あると判断されたときに、検出された相電流の極性を反
転させるとともに、パルス幅変調信号の出力パルス幅、
前記反転させられた相電流の極性、及びデッドタイムに
基づいてデッドタイム補償を行う。
【0029】この場合、相電流のゼロクロス付近におい
て、反転させられた相電流の極性と、インバータから出
力電圧が発生させられたときの極性とが同じになる。そ
の結果、相電流のゼロクロス付近において、電流波形に
歪みが発生することがなく、モータが発生させるトルク
に変動が生じるのを防止することができる。
【0030】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例における
モータ駆動装置の機能ブロック図である。図において、
82は図示されないモータに供給される相電流を検出す
る相電流検出手段、83は検出された相電流がゼロクロ
ス付近にあるかどうかを判断するゼロクロス付近判断手
段、84は検出された相電流がゼロクロス付近にあると
判断されたときに、検出された相電流の極性を反転させ
る電流極性反転手段、81はパルス幅変調信号の出力パ
ルス幅、前記反転させられた相電流の極性、及びデッド
タイムに基づいてデッドタイム補償を行うデッドタイム
補償手段である。
【0031】図2は本発明の実施例におけるモータ駆動
装置のブロック図、図3は本発明の実施例におけるモー
タ制御用コントローラのブロック図である。図におい
て、11は電動車両の全体を制御するための車両制御用
コントローラであり、該車両制御用コントローラ11
に、図示しないアルセルペダルの操作によるアクセル踏
込量θ、図示しないブレーキペダルの操作によるブレー
キ踏込量Br 、及び図示しないシフトレバーのシフトポ
ジションに対応するシフトポジション信号Sh が入力さ
れる。
【0032】そして、前記車両制御用コントローラ11
はトルク指令値発生手段11aを有し、該トルク指令値
発生手段11aは、アクセル踏込量θ、ブレーキ踏込量
r及びシフトポジション信号Sh に基づいてトルク指
令値Tq を発生させ、モータ制御用コントローラ12に
対して出力する。また、前記車両制御用コントローラ1
1は駆動信号Dr を発生させ、モータ制御用コントロー
ラ12に対して出力する。
【0033】該モータ制御用コントローラ12は、電流
指令値発生手段21、電流比較手段22、パルス幅変調
(PWM)信号発生手段23、三角波発生手段25等を
有する。そして、前記電流指令値発生手段21におい
て、トルク指令値Tq に基づいて、前記ロータの位置に
対応させてU相、V相及びW相から成る3相の正弦波信
号が発生させられ、該正弦波信号が電流指令値iU 、i
V 、iW として電流比較手段22に対して出力される。
【0034】また、前記電流比較手段22は、前記電流
指令値iU 、iV 、iW とモータ13からフィードバッ
クされた相電流IU 、IW とを比較し、その偏差Δ
U 、ΔiV 、ΔiW をパルス幅変調信号発生手段23
に対して出力する。なお、実際は、前記モータ13から
フィードバックされるのは2相の相電流IU 、IW だけ
であるので、偏差ΔIU 、ΔIW だけが求められる。
【0035】そして、前記パルス幅変調信号発生手段2
3は、入力された前記偏差ΔIU 、ΔIV 、ΔIW と三
角波発生手段25からの基準三角波とを比較して、電流
指令値iU 、iV 、iW に対応した出力パルス幅tU
V 、tW を有する3相のパルス幅変調信号PU
V 、PW を発生させ、該パルス幅変調信号PU
V 、PW をベースドライブ回路15に対して出力す
る。
【0036】該ベースドライブ回路15はデッドタイム
回路10を有し、該デッドタイム回路10は、前記パル
ス幅変調信号PU に対応させてU相上段ゲート信号
UU、及びU相下段ゲート信号GULを、前記パルス幅変
調信号PV に対応させてV相上段ゲート信号GVU及びV
相下段ゲート信号GVLを、前記パルス幅変調信号PW
対応させてW相上段ゲート信号GWU及びW相下段ゲート
信号GWLをそれぞれトランジスタ駆動信号として発生さ
せ、該トランジスタ駆動信号をインバータ16に対して
出力する。
【0037】そして、該インバータ16は、図示しない
6個のトランジスタを有し、前記トランジスタ駆動信号
がオンの時間だけトランジスタをオンにして、3相の相
電流IU 、IV 、IW を発生させ、該相電流IU
V 、IW を前記モータ13の図示しないステータコイ
ルに供給する。また、前記相電流IU 、IV 、IW は、
前記モータ制御用コントローラ12にフィードバックさ
れる。通常、キルヒホッフの法則から、3相のうち2相
を制御することによって3相を制御することができる。
本願発明においては、相電流I U 、IW を前記モータ制
御用コントローラ12にフィードバックするようにして
いる。
【0038】そして、該モータ制御用コントローラ12
においては、ロータ位置検出手段26によって検出され
たロータ位置を示す磁極位置信号bに基づいて速度vを
計算し、車両制御用コントローラ11に対して出力す
る。また、モータ制御用コントローラ12は、相電流I
U 、IV 、IW が異常に流れた場合、フェールとして異
常信号AL を発生させ、車両制御用コントローラ11に
対して出力する。さらに、バッテリ20からの電圧は、
出力パルス幅tU 、tV 、tW を計算する際に必要にな
る。
【0039】ところで、前記インバータ16において
は、3相の相電流IU 、IV 、IW を発生させるため
に、直列に接続された上段及び下段のトランジスタの対
が3組配設され、各トランジスタに対して前記U相上段
ゲート信号GUU、U相下段ゲート信号GUL、V相上段ゲ
ート信号GVU、V相下段ゲート信号GVL、W相上段ゲー
ト信号GWU及びW相下段ゲート信号GWLを出力するよう
になっている。
【0040】そして、上段のトランジスタをオンに、下
段のトランジスタをオフにすることによって前記ステー
タコイルに、すなわち、モータに正の極性の電流を供給
することができ、上段のトランジスタをオフに、下段の
トランジスタをオンにすることによって、前記モータに
負の極性の電流を供給することができる。この場合、前
記上段及び下段のトランジスタは直列に接続されている
ので、両トランジスタがわずかな時間でも同時にオンに
なると、短絡が生じてしまう。
【0041】そこで、デッドタイム回路10において、
U相上段ゲート信号GUU、U相下段ゲート信号GUL、V
相上段ゲート信号GVU、V相下段ゲート信号GVL、W相
上段ゲート信号GWU及びW相下段ゲート信号GWLがハイ
レベルになるときに遅れが発生するように、デッドタイ
ムTd が設けられるようになっている。そして、前記デ
ッドタイム回路10は、U相上段ゲート信号GUU、U相
下段ゲート信号GUL、V相上段ゲート信号GVU、V相下
段ゲート信号GVL、W相上段ゲート信号GWU及びW相下
段ゲート信号GWLを発生させ、インバータ16に対して
出力する。
【0042】また、前記パルス幅変調信号発生手段23
には、デッドタイムTd を設けたことによって発生する
誤差を補償するために、デッドタイム補償手段81が配
設される。該デッドタイム補償手段81は、検出された
相電流IU 、IW がゼロクロス付近にあると判断された
ときに、前記相電流IU 、IW の極性と逆の極性が正で
あるか負であるかを判断し、前記相電流IU 、IW の極
性と逆の極性が正である場合は、パルス幅変調信号
U 、PV 、PW の出力パルス幅tU 、tV 、tWにデ
ッドタイムTd を加算し、前記相電流IU 、IW の極性
と逆の極性が負である場合は、パルス幅変調信号PU
V 、PW の出力パルス幅tU 、tV 、tWからデッド
タイムTd を減算することによって、補償パルス幅
U 、TV 、TWを計算する。
【0043】図4は本発明の実施例におけるインバータ
及びベースドライブ回路を示す図である。図において、
13はモータ、16はインバータ、20はバッテリ、T
r1〜Tr6はトランジスタ、Cは各トランジスタTr
1〜Tr6に流れる電流を平滑化するためのコンデンサ
である。前記各トランジスタTr1〜Tr6のコレクタ
・エミッタ間には、それぞれダイオードが接続される。
そして、上段の各トランジスタTr1、Tr3、Tr5
と下段の各トランジスタTr2、Tr4、Tr6とをそ
れぞれ直列に接続することによって、対のトランジスタ
Tr1、Tr2、対のトランジスタTr3、Tr4、及
び対のトランジスタTr5、Tr6が3組形成され、各
トランジスタTr1、Tr2間、トランジスタTr3、
Tr4間、及びトランジスタTr5、Tr6間に3相の
相電流IU 、IV 、IW (図2)が発生させられる。
【0044】また、10はデッドタイム回路であり、該
デッドタイム回路10はトランジスタTr1、Tr2、
トランジスタTr3、Tr4、及びトランジスタTr
5、Tr6に対応させて形成された遅延回路31、32
を有する。なお、説明の便宜上、トランジスタTr3、
Tr4に対応する遅延回路は図示されていない。ここ
で、前記各遅延回路は同じ構造を有するので、遅延回路
31だけについて説明する。
【0045】該遅延回路31は、バッファB1〜B4、
抵抗R1〜R8、コンデンサC1、C2、及びダイオー
ドD1〜D4から成り、対応するU相のパルス幅変調信
号P U がバッファB1、B3に入力される。この場合、
バッファB3はインバータから成るので、前記バッファ
B1の出力信号とバッファB3の出力信号とは互いに反
転させられ、それぞれ抵抗R1、R5を介してダイオー
ドD1、D3のアノードに入力される。なお、抵抗R1
の抵抗値r1と抵抗R2の抵抗値r2、及び抵抗R5の
抵抗値r5と抵抗R6の抵抗値r6とは、それぞれ r1≪r2 r5≪r6 の関係にある。
【0046】また、前記ダイオードD1、D3のカソー
ドは、プルアップ用の抵抗R2、R6を介して図示しな
い電源に接続されるとともに、コンデンサC1、C2を
介してグラウンドに接続される。そして、前記ダイオー
ドD1、D3のカソードと電源との間には、前記抵抗R
2、R6と並列にダイオードD2、D4が接続される。
【0047】さらに、前記ダイオードD1、D3のカソ
ードは、それぞれ抵抗R3、R7を介してバッファB
2、B4に接続され、該バッファB2、B4にプルアッ
プ電圧が入力される。そして、前記バッファB2、B4
の出力信号は、それぞれ抵抗R4、R8を介して前記ト
ランジスタTr1、Tr2のベースに対して、U相上段
ゲート信号GUU及びU相下段ゲート信号GULとして出力
される。
【0048】したがって、バッファB1に入力されるパ
ルス幅変調信号PU がハイレベルになると、コンデンサ
C1が充電されるのに伴ってプルアップ電圧が上昇し、
該プルアップ電圧が基準値より高くなると、U相上段ゲ
ート信号GUUがハイレベルになる。この場合、パルス幅
変調信号PU がハイレベルになった後、プルアップ電圧
が基準値より高くなるまでの遅れがデッドタイムTd
なる。
【0049】そして、パルス幅変調信号PU がハイレベ
ルになると、前記バッファB3の出力信号がローレベル
になり、コンデンサC2は抵抗R5を介して急速に放電
され、プルアップ電圧は直ちに降下し、該プルアップ電
圧が基準値より低くなると、U相下段ゲート信号GUL
ローレベルになる。この場合、パルス幅変調信号PU
ハイレベルになった後、プルアップ電圧が基準値より低
くなるまでの遅れはない。
【0050】一方、バッファB1に入力されるパルス幅
変調信号PU がローレベルになると、コンデンサC1は
抵抗R1を介して急速に放電され、プルアップ電圧は直
ちに降下し、該プルアップ電圧が基準値より低くなる
と、U相上段ゲート信号GUUはローレベルになる。この
場合、パルス幅変調信号PU がローレベルになった後、
プルアップ電圧が基準値より低くなるまでの遅れはな
い。
【0051】また、パルス幅変調信号PU がローレベル
になると、前記バッファB3の出力信号がハイレベルに
なり、コンデンサC2が充電されるのに伴ってプルアッ
プ電圧が上昇し、該プルアップ電圧が基準値より高くな
ると、U相下段ゲート信号G ULはハイレベルになる。こ
の場合、パルス幅変調信号PU がローレベルになった
後、プルアップ電圧が基準値より高くなるまでの遅れが
デッドタイムTd になる。
【0052】次に、前記構成のモータ駆動装置の動作に
ついて説明する。図5は本発明の実施例におけるモータ
駆動装置の動作を示すメインフローチャートである。 ステップS1 初期設定を行う。 ステップS2 モータ制御用コントローラ12(図2)
にトルク指令値Tq を入力する。 ステップS3 電流指令値発生手段21は、トルク指令
値Tq に基づいて電流指令値iU 、iV 、iW を計算す
る。
【0053】そして、前記メインフローチャートを実行
している間に、100〔μs〕ごとに図6に示す割込処
理を行う。図6は本発明の実施例におけるモータ駆動装
置の100μs割込処理を示すフローチャート、図7は
本発明の実施例におけるデッドタイム補償のタイムチャ
ート、図8は本発明の実施例におけるゼロクロス基準値
の第1の例を示す図、図9は本発明の実施例におけるゼ
ロクロス基準値の第2の例を示す図、図10は本発明の
実施例におけるゼロクロス基準値の第3の例を示す図で
ある。 ステップS11 相電流IU 、IW (図2)をモータ制
御用コントローラ12の電流比較手段22にフィードバ
ックして入力する。 ステップS12 モータ13のロータの磁極位置を電流
指令値発生手段21に入力する。 ステップS13 モータ制御用コントローラ12は速度
vを計算する。 ステップS14 モータ制御用コントローラ12の図示
しない電圧指令値計算手段は、電流指令値iU 、iV
W 及び相電流の偏差ΔIU 、ΔIV 、ΔIW に基づい
て電圧指令値を計算する。 ステップS15 パルス幅変調信号発生手段23は、前
記電圧指令値及びバッテリ電圧に基づいて、パルス幅変
調信号PU 、PV 、PW の出力パルス幅tU 、t V 、t
W を計算する。 ステップS16 ゼロクロス付近判断手段83は、次の
式により電流指令値iU、iV 、iW の振幅に対応した
値Im を計算する。
【0054】Im =Id 2 +Iq 2 なお、Id は電流指令値iU 、iV 、iW のd軸成分、
q は電流指令値iU、iV 、iW のq軸成分である。 ステップS17 ゼロクロス付近判断手段83は、前記
値Im 及び周波数ωに基づいて、次の式によってゼロク
ロス基準値ΔIを計算する。
【0055】ΔI=K1 ×Im +K2 ×ω ここで、K1 、K2 は定数である。 ステップS18 ゼロクロス付近判断手段83は、検出
された相電流IU 、IV、IW がゼロクロス付近にある
かどうかを判断する。すなわち、ゼロクロス付近判断手
段83は、検出された相電流IU 、IV 、IW の絶対値
がゼロクロス基準値ΔIより小さいかどうかを判断す
る。相電流IU 、IV 、IW の絶対値がゼロクロス基準
値ΔIより小さい場合はステップS19に、相電流
U 、IV 、IWの絶対値がゼロクロス基準値ΔI以上
である場合はステップS20に進む。
【0056】この場合、相電流IU 、IV 、IW の振幅
又は周波数ωが変化すると、ゼロクロス基準値ΔIも変
化する。例えば、図8の振幅及び周波数ωの値を基準に
したとき、図9に示すように振幅が大きくなったり、図
10に示すように周波数が高くなったりすると、ゼロク
ロス基準値ΔIが大きくなる。 ステップS19 電流極性反転手段84は、検出された
相電流IU 、IV 、IWの極性を反転させる。この場
合、便宜上、極性が反転された相電流IU 、IV 、IW
を反転相電流IUD、IVD、IWDUD=−IUVD=−IVWD=−IW にする。 ステップS20 電流極性反転手段84は、検出された
各相電流IU 、IV 、I W をそのまま反転相電流IUD
VD、IWDUD=IUVD=IVWD=IW にする。 ステップS21 デッドタイム補償手段81は、反転相
電流IUD、IVD、IWDの極性に基づいてデッドタイム補
償処理を行い、パルス幅変調信号PU 、PV 、P W の補
償パルス幅TU 、TV 、TW を計算する。
【0057】すなわち、図6に示すように、タイミング
0 において、ゼロクロス付近判断手段83は、電流指
令値iU 、iV 、iW 、周波数ω等に基づいてゼロクロ
ス基準値ΔIを計算し、検出された相電流IU 、IV
W がゼロクロス付近にあるかどうかを判断する。ま
た、相電流検出手段82は、相電流IU 、IV 、IW
検出し、前記電流極性反転手段84が反転相電流IUD
VD、IWDを発生させる。
【0058】そして、デッドタイム補償手段81は、反
転相電流IUD、IVD、IWDの極性に基づいて、補償パル
ス幅TU 、TV 、TW の計算を開始する。すなわち、前
記デッドタイム補償手段81は、反転相電流IUD
VD、IWDの極性が正である場合は、パルス幅変調信号
U 、PV 、PW の出力パルス幅tU 、tV 、tW にデ
ッドタイムTd を加算し、反転相電流IUD、IVD、IWD
の極性が負である場合は、パルス幅変調信号PU
V 、PW の出力パルス幅tU 、tV 、tW からデッド
タイムTd を減算する。
【0059】次に、タイミングt1 において、デッドタ
イム補償手段81は、デッドタイム回路10に対するパ
ルス幅変調信号PU 、PV 、PW の出力を開始し、タイ
ミングt2 において終了する。 ステップS22 補償パルス幅TU 、TV 、TW の値を
図示しないPWMタイマにセットする。
【0060】したがって、該PWMタイマがタイムアッ
プするまで、パルス幅変調信号PU、PV 、PW はハイ
レベルになる。図11は本発明の実施例におけるデッド
タイム補償処理の動作を示すフローチャートである。 ステップS31 出力パルス幅tU が0であるかどうか
を判断する。出力パルス幅tU が0である場合はステッ
プS35に、0でない場合はステップS32に進む。 ステップS32 反転相電流IUDが0以上であるかどう
かを判断する。反転相電流IUDが0以上である場合はス
テップS33に、0より小さい場合はステップS34に
進む。 ステップS33 出力パルス幅tU にデッドタイムTd
を加算した値を補償パルス幅TU の値としてセットす
る。 ステップS34 出力パルス幅tU からデッドタイムT
d を減算した値を補償パルス幅TU の値としてセットす
る。 ステップS35 出力パルス幅tV が0であるかどうか
を判断する。出力パルス幅tV が0である場合はステッ
プS39に、0でない場合はステップS36に進む。 ステップS36 反転相電流IVDが0以上であるかどう
かを判断する。反転相電流IVDが0以上である場合はス
テップS37に、0より小さい場合はステップS38に
進む。 ステップS37 出力パルス幅tV にデッドタイムTd
を加算した値を補償パルス幅TV の値としてセットす
る。 ステップS38 出力パルス幅tV からデッドタイムT
d を減算した値を補償パルス幅TV の値としてセットす
る。 ステップS39 出力パルス幅tW が0であるかどうか
を判断する。出力パルス幅tW が0である場合は処理を
終了し、0でない場合はステップS40に進む。 ステップS40 反転相電流IWDが0以上であるかどう
かを判断する。反転相電流IWDが0以上である場合はス
テップS41に、0より小さい場合はステップS42に
進む。 ステップS41 出力パルス幅tW にデッドタイムTd
を加算した値を補償パルス幅TW の値としてセットす
る。 ステップS42 出力パルス幅tW からデッドタイムT
d を減算した値を補償パルス幅TW の値としてセットす
る。
【0061】ところで、本実施例においては、ステップ
S14で得られた電圧指令値の中で最も小さい(負に大
きい)値を有する相を、ステップS15でフルオフにし
ている。そこで、ステップS31、S35、S39が設
けられ、デッドタイムTd を補償する必要がない場合に
ルートを通過させるようにしている。また、パルス幅変
調信号がフルオン状態にされる場合には、出力パルス幅
Vが常時1になるパルス幅変調信号についてルートを
通過させることができる。
【0062】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させるこ
とが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するも
のではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるモータ駆動装置の機能
ブロック図である。
【図2】本発明の実施例におけるモータ駆動装置のブロ
ック図である。
【図3】本発明の実施例におけるモータ制御用コントロ
ーラのブロック図である。
【図4】本発明の実施例におけるインバータ及びベース
ドライブ回路を示す図である。
【図5】本発明の実施例におけるモータ駆動装置の動作
を示すメインフローチャートである。
【図6】本発明の実施例におけるモータ駆動装置の10
0μs割込処理を示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施例におけるデッドタイム補償のタ
イムチャートである。
【図8】本発明の実施例におけるゼロクロス基準値の第
1の例を示す図である。
【図9】本発明の実施例におけるゼロクロス基準値の第
2の例を示す図である。
【図10】本発明の実施例におけるゼロクロス基準値の
第3の例を示す図である。
【図11】本発明の実施例におけるデッドタイム補償処
理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 デッドタイム回路 12 モータ制御用コントローラ 13 モータ 15 ベースドライブ回路 16 インバータ 81 デッドタイム補償手段 82 相電流検出手段 83 ゼロクロス付近判断手段 84 電流極性反転手段 GUU U相上段ゲート信号 GUL U相下段ゲート信号 GVU V相上段ゲート信号 GVL V相下段ゲート信号 GWU W相上段ゲート信号 GWL W相下段ゲート信号 IU 、IV 、IW 相電流 iU 、iV 、iW 電流指令値 PU 、PV 、PW パルス幅変調信号 TU 、TV 、TW 補償パルス幅 Td デッドタイム Tr1〜Tr6 トランジスタ Tq トルク指令値 tU 、tV 、tW 出力パルス幅 ω 周波数 ΔIU 、ΔIV 、ΔIW 偏差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−164071(JP,A) 特開 平5−176593(JP,A) 特開 平2−179277(JP,A) 特開 平7−7967(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 7/537 H02P 7/63

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータに供給される相電流を検出する相
    電流検出手段と、検出された相電流がゼロクロス付近に
    あるかどうかを判断するゼロクロス付近判断手段と、
    出された相電流がゼロクロス付近にあると判断されたと
    きに、検出された相電流の極性を反転させる電流極性反
    転手段と、パルス幅変調信号の出力パルス幅、前記反転
    させられた相電流の極性、及びデッドタイムに基づいて
    デッドタイム補償を行うデッドタイム補償手段とを有す
    ることを特徴とするデッドタイム補償装置。
  2. 【請求項2】 モータに供給される相電流を検出し、検
    出された相電流がゼロクロス付近にあるかどうかを判断
    し、検出された相電流がゼロクロス付近にあると判断さ
    れたときに、検出された相電流の極性を反転させるとと
    もに、パルス幅変調信号の出力パルス幅、前記反転させ
    られた相電流の極性、及びデッドタイムに基づいてデッ
    ドタイム補償を行うことを特徴とするデッドタイム補償
    方法。
  3. 【請求項3】 モータと、6個のトランジスタを備え、
    かつ、該各トランジスタのオン・オフによって前記モー
    タに3相の相電流を供給するインバータと、該インバー
    タの各トランジスタに対してトランジスタ駆動信号を出
    力するデッドタイム回路と、前記モータに供給される相
    電流を検出する相電流検出手段と、モータ制御用コント
    ローラとを有するとともに、該モータ制御用コントロー
    ラは、電流指令値を発生させる電流指令値発生手段、前
    記電流指令値と前記検出された相電流とを比較して偏差
    を求める電流比較手段、前記偏差に基づいて、電流指令
    値に対応した出力パルス幅を有する3相のパルス幅変調
    信号を発生させ、該パルス幅変調信号を前記デッドタイ
    ム回路に対して出力するパルス幅変調信号発生手段、検
    出された相電流がゼロクロス付近にあるかどうかを判断
    するゼロクロス付近判断手段、及び検出された相電流が
    ゼロクロス付近にあると判断されたときに、検出された
    相電流の極性を反転させる電流極性反転手段を備え、前
    記パルス幅変調信号発生手段は、パルス幅変調信号の出
    力パルス幅、前記反転させられた相電流の極性、及びデ
    ッドタイムに基づいてデッドタイム補償を行うデッドタ
    イム補償手段を備えることを特徴とするモータ駆動装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ゼロクロス付近判断手段は、検出さ
    れた相電流の絶対値が、電流指令値及び周波数に基づい
    て設定されるゼロクロス基準値より小さいときに、検出
    された相電流がゼロクロス付近にあると判断する請求項
    3に記載のモータ駆動装置。
  5. 【請求項5】 インバータの各トランジスタに対してト
    ランジスタ駆動信号を出力し、各トランジスタをオン・
    オフさせて3相の相電流を発生させ、該相電流をモータ
    に供給して駆動するモータ駆動方法において、モータに
    供給される相電流を検出し、電流指令値と前記検出され
    た相電流とを比較して偏差を求め、該偏差に基づいて、
    電流指令値に対応した出力パルス幅を有する3相のパル
    ス幅変調信号を発生させ、かつ、検出された相電流がゼ
    ロクロス付近にあるかどうかを判断し、検出された相電
    流がゼロクロス付近にあると判断されたときに、検出さ
    れた相電流の極性を反転させるとともに、パルス幅変調
    信号の出力パルス幅、前記反転させられた相電流の極
    性、及びデッドタイムに基づいてデッドタイム補償を行
    うことを特徴とするモータ駆動方法。
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