JP3782115B2 - ソフトスイッチング、pwmコントローラ及び多相dcモータのトルクリップルを減少させる方法 - Google Patents
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Description
本発明は、多相DCモータ用のコントローラに関するものであり、より詳細には、多相DCモータ用パルス幅変調(PWM)コントローラに関するものである。
発明の背景
従来のブラシレスDC(直流)モータは、多相巻線からなる固定子の内部又は外部に装着した回転可能なモータを有する。通常の3相DCモータは三つのこのような巻線を有する。一つ以上の巻線に電流を流すと、固定子内に磁界が発生する。回転子は、磁界と相互作用して回転を発生させる永久磁石を含む。磁界が存在するために、永久磁石は、磁界の極を互いに整列させようとする。DCモータは、巻線間で順次電流を切り替えることによって作動し、その結果、磁界は常に永久磁石の前に存在する。永久磁石は、常に磁界についていくように試み、したがって、モータを回転させる。
ある巻線から次の巻線までの切替電流のプロセスは、「整流」として既知である。整流は、代表的にはある巻線をターンオンするとともに他の巻線をターンオフする。巻線がターンオン及びオフする周波数は、「整流周波数」として既知である。
DCモータは、複数の方法で制御することができる。ある通常のアプローチでは、パルス幅変調(PWM)コントローラを用いる。PWMコントローラは、定振幅であるが可変パルス幅を有する方形波信号を出力する。方形波信号は、代表的には20〜50kHzの高周波数で出力される。
DCモータに関連する問題の一つは、整流中に発生する「トルクリップル」として既知の現象である。トルクリップルは、主にモータ巻線に方形波を適用することによって生じる。すなわち、方形波信号は、ほぼ垂直な波の立上がり端及び立下がり端が原因でモータ巻線を急にターンオン又はオフする。この急速な電流変化によって、モータに振動又はトルクリップルが生じる。トルクリップルの周波数成分は、整流周波数及びその高調波である。
トルクリップルは、典型的にはうなりのような可聴雑音を生じるので好ましくない。DCモータを用いる多数の市販の装置は、このような雑音の影響を受ける。例えば、ビデオレコーダは、高感度マイクロホンに非常に近接した小DCモータを用いる。DCモータからの雑音を減少させて音声記録のオーディオ整流を回避するのが好ましい。コンピュータ産業では、DCモータによって駆動される磁気ディスクドライブによって発生したうなりを減少させるのが望ましい。
トルクリップルを減少させる従来解明されたあるアプローチでは、整流中に制御された低速で巻線に対する電圧を反転し、したがって、巻線電流をより低速で反転している。この方法では、整流周波数でトルクリップルを減少させるのではなく、高調波周波数成分を減少させる。
しかしながら、PWM制御されたDCモータに対して、モータの電圧は、著しく高速に切り替えられて、PWM制御によってもたらされた効率を維持する。これは、低速で電圧を反転してトルクリップルを減少させることに反する。
したがって、トルクリップルを減少させながらPWM制御の利点を維持するPWM制御されたDCモータが必要となる。
発明の要約
本発明の一態様によれば、多相DCモータ、電流センサ及びPWMコントローラを具える装置を設ける。DCモータは、整流中整流周波数でターンオン及びオフする複数の巻線を有する。電流センサを、DCモータの全ての巻線に流れる電流電源を検知するために結合する。PWMコントローラを、電流センサからのフィードバックに基づいてDCモータを制御するために結合する。PWMコントローラは、可変デューティサイクルの選択したPWM周波数のPWM信号を発生させてDCモータを制御する。電流センサからのフィードバックを用いると、PWMコントローラは、PWM信号のデューティサイクルを調整することによりDCモータのトルクをほぼ一定に維持する。
他の態様によれば、PWMコントローラは、整流中巻線の線形的な電流反転を発生させるように制御用のPWM信号を発生させるのに用いる電圧を処理するソフトスイッチング回路を含む。線形的な電流反転は、PWM周波数に比べて低い反転速度で発生し、これによって整流中のトルクリップルが減少する。整流中の連続的なPWMデューティサイクル制御及び線形的な電流反転を組み合わせた特徴によって、基本整流周波数及び最初の少数の高調波でトルクリップルを著しく減少させる。
図面の説明
本発明の好適な実施の形態を、本発明を実現する最適モードを実施する例を表す添付図面を参照して以下詳細に説明する。
図1は、本発明によるソフトスイッチング、PWM制御されたDCモータのブロック図である。
図2は、本発明の一態様によるソフトスイッチング、PWM制御したDCモータの好適な実現の機能図を表す図3〜5の関係を表す図面である。
図3は、多相DCモータの機能図である。
図4は、図3のDCモータを駆動するのに用いられる巻線選択論理の機能図である。
図5は、本発明の一態様によるPWMコントローラの機能図である。
図6は、本発明のソフトスイッチング、PWM制御されたDCモータを通じて流れる電流の時間に対する変化を示す。
図7は、本発明によって制御されないDCモータを通じて流れる電流の時間に対する変化を示す。
図8は、図5のPWMコントローラの電圧波形を示す。
図9は、図8の電圧波形及び三角波の組合せに基づくPWM信号の発生を示す。
図10は、本発明のソフトスイッチング、PWM制御されたDCモータの全エネルギーを示す。
図11は、本発明によって制御されないDCモータの全エネルギーを示す。
発明の詳細な説明
米国憲法第1章第8条の「科学及び有益な技術の進歩を促進するために」という米国特許法の設立目的を促進するために、本発明の開示を提出する。
本発明を、磁気記憶ディスクドライブのスピンドルを駆動するのに使用される3相DCモータについて説明する。しかしながら、本発明の原理は、多相DCモータに利用できる。また、本発明のPWM制御されたDCモータは、ビデオレコーダ、携帯オーディオテープ/DCプレーヤ、及びうなり又は雑音の影響を受ける他の携帯装置のような他の使用に好適である。
図1は、本発明によるPWM制御された多相DCモータ装置20を示す。装置20は、多相DCモータ22及びPWM制御システム24を含む。多相DCモータ22は、整流中整流周波数でターンオン及びオフする多相巻線(例えば、3巻線)を有する。整流周波数の一例を2.88kHzとする。これら巻線は、モータ内で磁界を継続的に変化させるために互いに相違する時間でターンオン及びオフして、回転子に絶えず追いつくようにする。
PWM制御システム24は、電流センサ26及びPWMコントローラ28を含む。電流センサ26を、DCモータ22の全ての巻線に流れる電源電流を検知するために結合する。(後に説明する)好適な実施の形態では、電流センサ26は、モータコイル電流よりも電源電流を検知する。電源は比較的一定であるので、電流センサをスピンドル電力を検知するということができる。電力は、トルクにDCモータの速度を乗算したものに等しい。DCモータの慣性の非常に低い周波数極のために、速度は、整流周波数に対してほぼ一定となる。速度が一定であるので、トルクは、電力が一定の場合には一定になる。したがって、定電力制御によってほぼ一定のトルクが生じ、これによりトルクリップルが減少する。二つのモータ巻線を流れる電流の和がある巻線から次の巻線までの整流中一定に保持される場合、定電力及び定トルクが達成される。
PWMコントローラ28を、電流センサ26からのフィードバックに基づいてDCモータを制御するために結合する。PWMコントローラ28は、DCモータ22に入力される選択されたPWM周波数(例えば、30kHz)でPWM信号を発生させる。PWMコントローラ28は、電流センサ26からのフィードバックを用いて、DCモータのトルクをほぼ一定に維持する。
本発明のPWMコントローラは、PWM信号のデューティサイクルを調整することによって定トルク制御を達成する。DCモータに対する有効な電圧は、電源電圧にデューティサイクルを乗じたものに等しい。したがって、デューティサイクルを調整することによって、DCモータに対する電圧及び電流を有効に制御する。
PWMコントローラは、整流中巻線に線形的な電流反転を発生させるように制御されるPWM信号を発生させるのに用いる電圧を処理するソフトスイッチング回路を含む。線形的な電流反転は、PWM周波数に比べて低い反転速度で発生して、整流中のトルクリップルを減少させる。整流中の連続的なPWMデューティサイクル制御及び線形的な電流反転を組み合わせた特徴によって、基本整流周波数及び最初の少数の高調波でトルクリップルを著しく減少させる。
PWMコントローラ28は、好適には、二つのデューティサイクルコントローラ30及び32と、巻線選択論理34とを含む。二つのデューティサイクルコントローラを用いて、整流中にターンオン又はターンオフする巻線に進行するPWM信号のデューティサイクルを互いに独立して調整する。デューティサイクルコントローラは、整流周期を制御する(図示しない)他の論理からの(「整流タイミング」と称する)入力を受信する。
二つのデューティサイクルは、各整流中急変する。例えば、第1整流中、第1のPWMデューティサイクルコントローラ30は、「オン」にある巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整し、第2のPWMデューティサイクルコントローラ32は、「オフ」になる巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整する。次の整流中、これらの役割が反転し、これにより、第2のPWMデューティサイクルコントローラ32は、「オン」にある巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整し、第1のPWMデューティサイクルコントローラ30は、「オフ」になる巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整する。このバイコントローラ構造によれば、PWMコントローラ28は、「オン」になる巻線及び「オフ」になる巻線の電流反転速度を独立して制御することができる。
図3〜5は、本発明によるPWM制御された多相DCモータ装置20の好適な実現の機能図を示す。図3〜5は図2に関するものである。図3は、3端部の3相DCモータ40又は地面と切替回路との間に接続した巻線42〜44を図示する。各巻線端部を、モータ巻線の逆EMFを表す記号的な電源で示す。各巻線42〜44を、(Xのボックスで表した)二つのスイッチ間に接続する。これらスイッチを好適にはドライバ遷移として実施する。第1巻線端部42を、ハイスイッチ46とロースイッチ47との間に接続する。第2巻線端部43を、ハイスイッチ48とロースイッチ49との間に接続する。第3巻線端部44を、ハイスイッチ50とロースイッチ51との間に接続する。ハイスイッチを(番号62を付した)電源電圧Vccに結合し、ロースイッチを接地する。
ハイ/ロースイッチ46〜51を、巻線選択論理34(図1)の一部である各ORゲートからの出力によって制御する。各ORゲートは、(巻線を表す数字(1,2,3)及び巻線のロー/ハイ切替を表すアルファベット(L又はH)で示した)三つの制御信号を受信する。これら制御信号を、図5を参照して後に詳細に説明するPWMデューティサイクルコントローラからのPWM信号出力に応答する図4を参照して後に詳細に説明する巻線選択論理34によって発生させる。
電流センサ26を、好適には、スイッチ47,49,51と地面との間に結合したセンス抵抗60の形態とする。このセンス抵抗は、ロースイッチがオンであるかオフであるかに従って一つ以上の巻線端部を流れる電流を断続的に検知する。例えば、スイッチ47が「オン」のとき、電流は、第1巻線42、スイッチ47及びセンス抵抗60の両端間に電流が流れる。これによって、DCモータの全ての巻線に流れる電源電流に比例する、したがって、DCモータの全ての巻線に流れる電源電流を表す電圧Vcsを発生させる。センス抵抗60の値の一例を0.2Ωとする。電流センサ26(すなわち、センス抵抗60)から出力された電圧Vcsは、図示した図5を参照して説明する制御回路に供給される。トルクリップル減少の目的を達成するために、電流を、二つの巻線を流れる電流の和がある巻線から他の巻線への整流中に一定に保持されるように制御する必要がある。
ロースイッチが一時的にオフ又は遷移状態にあるとき、電流は、モータ巻線のインダクタンスの消失領域のためにモータ巻線から(番号62を付した)電源Vccまで電流が流れたままである。電流は、ハイスイッチ46,48及び50の迂回経路のダイオードの順方向に流れる。
図4は、図1からの巻線選択論理34の好適な実現を示す。巻線選択論理34は、第1のPWMデューティサイクルコントローラ30に結合した第1のANDゲートセットと、第2のPWMデューティサイクルコントローラ32に結合した第2のANDゲート66セットとを含む。ANDゲートセット64及び66は、PWMデューティサイクルコントローラによって発生したPWM信号PWM1及びPWM2に応答し、これを図5を参照して詳細に説明する。ANDゲートセットは、ON信号68からの入力を受信する。
論理構成により、電流は、第1及び第2の隣接する巻線間で整流され、対応する第3巻線は整流中常にオンとなる。これを、例えば、三つの巻線42〜44を流れる電流I42〜I44を表す図6に示す。各巻線に関連する電流を、巻線それ自体を識別するのに用いたのと同一番号を用いて参照する。整流を、電流がある巻線でターンオンされるとともに別の巻線でターンオフされる(一般に番号69を付した)“X”現象とする。例えば、第1巻線42を「オフ」にし、第2巻線43を「オン」にし、第3巻線43をオンにする整流69に注意すべきである。整流巻線の対向する巻線の「オン」状態の維持は、図4のON信号によって制御される。ANDゲートセット64及び66の出力並びにON信号68を結合して、制御信号S1H,S1L,S2H,S2L,S3H,S3Lを発生させ、これら制御信号を、ハイ/ロースイッチ46〜51を駆動するのに用いる。
図5は、PWMコントローラ28の好適な実現を示す。それは、電流センサ26から受信した電圧Vcs及び基準電圧Vrefとの比較に基づいてエラー電圧VEを取り出す積分増幅器70を含む。既に説明したように、PWMコントローラ28は、第1及び第2のデューティサイクルコントローラ30及び32も含む。これらデューティサイクルコントローラを、互いに独立して各スイッチ72及び73を通じて積分増幅器70に接続し及び積分増幅器70から切り離すことができる。これらスイッチを、整流タイミングに従って制御して、任意の所定の整流周期中、一方のデューティサイクルコントローラを積分増幅器に接続するとともに、他方の増幅器を切り離す。デューティサイクルコントローラを、各整流に応じて周期的に積分増幅器に交互に接続する。
図8は、デューティサイクルコントローラ30及び32の交互の動作を示す。これらコントローラは、コンパレータ76及び77をそれぞれ含み、図8は、コンパレータ76及び77の電圧信号入力を示す。電圧波形に、それらを発生させる各デューティサイクルコントローラ30及び32に対応してV30又はV32を付す。時間100において、、第1のデューティサイクルコントローラ30を、積分増幅器に接続するとともに、第2のデューティサイクルコントローラ32を、積分増幅器から切り離す。その後、時間102において、第2のデューティサイクルコントローラ32を再接続し、第1のデューティサイクルコントローラを切り離す。
第1及び第2のデューティサイクルコントローラ30が実質的に同一であるので、第1のデューティサイクルコントローラ30の機能及び動作のみを詳細に説明する。コントローラ30の素子に偶数を付し、コントローラ32の同一素子に、それに続く奇数を付すものとする。
エラー電圧VEを、デューティサイクルコントローラ30によって発生したPWM信号PWM1を発生させ及び調整するのに用いる。エラー電圧VEをコンパレータ76に入力し、その後、(後に説明する)波形成形RC回路によって処理する。コンパレータ76は、アナログエラー電圧VEを、電源78から出力された三角波と比較する。方形波PWM信号を、処理されたエラー電圧信号及び三角波信号の交差でトリガすることによって発生させる。電源78は、のこぎり波のような三角波以外の波形を発生させることもできる。
図9は、第1デューティサイクルコントローラ30に対する三角波120と処理されたエラー電圧信号を結合することによる方形波PWM信号PWM1の形成をV30として示す。三角波は、30kHzの所望のPWM出力周波数を確立し、PWM信号のデューティサイクルは、三角波に沿った処理エラー信号VEの交差点の変更に従って制御される。
デューティサイクルコントローラは、トルクリップルを減少させるのを助ける整流中にソフトスイッチングを行う。ソフトスイッチングを行うために、各デューティサイクルコントローラは、整流中にエラー電圧VEを処理してターンオン及びオフされる巻線の電流反転する波形成形ネットワークを含む。電流反転は、PWM手段は数に比べて低い反転速度で発生する。この電流反転によってトルクリップルが減少する。
任意の所定の整流中、一方のデューティサイクルコントローラは、「オン」となる(、すなわち、ターンオンされる)巻線に対して電流反転し、他方のデューティサイクルコントローラは、「オフ」となる(、すなわち、ターンオフされる)巻線に対して電流反転する。デューティサイクルが可変でない方法で線形的にターンオン及びオフされる場合、モータ巻線の電流は、巻線の電圧及び電流間の指数関係により線形的でない。本発明の態様によれば、デューティサイクルを、整流中のモータ巻線に線形的な電流を引き起こすように処理する。
電流反転速度をできるだけ小さくするのが理想的であるが、整流周期未満で電流をオンからオフ又はオフからオンに反転するのに十分速くする必要がある。例えば、ホールレスタイプのスピンドルモータであるDCモータ40に対して、他の反転速度を用いることができるにもかかわらず、反転速度の一例は半整流周期である。この反転速度は、ホールレスモータの軸位置情報を取り出すのに用いられるオフ巻線の零交差を検出する際に半整流周期の状態にする。
図6は、PWMコントローラの電流反転態様を示す。整流69bを考察する。「オン」となる巻線43の電流は徐々に上方に傾斜し、「オフ」となる巻線42の電流は徐々に下方に傾斜する。このように「よりソフトな(緩和された)」反転電流により、整流中に瞬時に遷移しにくくすることができ、その後、トルクリップルを緩和する。図6の傾斜した電流遷移を、本発明のソフトスイッチング制御なしで動作する3相モータで測定された図7に図示した鋭く急な電流遷移と比較する。(90を付した)整流中、電流は、零と最大値付近との間で上昇又は下降し、不所望なトルクリップルが生じる。
整流中に電流反転する波形成形ネットワークを、好適には、「オン」となる巻線に対するRC回路並びに「オフ」となる巻線に対する電流源及び放電キャパシタの組合せとして実施する。デューティサイクルコントローラ30のRC回路は、積分増幅器70に直接結合した抵抗Rと、キャパシタC1とを具える。同一抵抗Rは、両コントローラ30及び32のRC回路の一部を形成する。キャパシタC1は、電流源80から放電される放電キャパシタとしても機能する。
PWMデューティサイクルコントローラ30をある整流中に積分増幅器70に接続した(、すなわち、スイッチ72をターンオンするとともにスイッチ73をターンオフする)と仮定する。これは、デューティサイクルコントローラ30を用いて整流69b(図6)の巻線43に対するようなオンとなる巻線の電流を制御する場合である。抵抗Rは、キャパシタC1をRC時定数に応じて指数的に充電する。これは、「オン」となる巻線43の電流を線形的に増大させるのに要求される電圧波形に近くなる。図8は、92でRC制御した波形を示す。一度、時定数が点94に到達すると、RC回路はもはや制御ループに何ら重大な影響を及ぼさない。この点では、積分増幅器は、単にPWM信号のデューティサイクルの微調整を行うだけである。
ここで、第1のPWMデューティサイクルコントローラ30が次の整流中に積分増幅器70から切り離された(すなわち、スイッチ72がターンオフされるとともにスイッチ73がターンオンされる)と仮定する。これは、デューティサイクルコントローラ30を用いて整流69d(図6)の「オフ」となる巻線43に対するような「オフ」となる巻線の制御電流を制御する場合の例である。切り離しの際に、キャパシタC1は放電を開始する。電流源80を、定線形速度で放電キャパシタC1に対するこの接合点でスイッチ82を通じて選択的に接続する。図8は、96の線形放電電圧波形を示す。放電は、モータへの有効な電圧(すなわち、電源電圧にPWM信号のデューティサイクルを乗じたもの)がモータの逆EMFに等しくなる点98(図8)まで続く。点98で、信号L1_INTがスイッチ84をターンオンして、コンパレータ76に対して入力された電圧を約1Vまで急に降下させる。これを、図8の99で示す。
波形成形ネットワークの素子の値の例は、30,000Ωの抵抗、750pFのキャパシタ、及び2.4μAの電流源を含む。
電流源を好適には定電流源とする。しかしながら、出力電流がモータ巻線の電流に比例する場合には可変電流源も用いることができる。この出力電流は好適である。その理由は、キャパシタが充電される際の整流中の反転電圧の変化は、モータ巻線の電流に正比例するからである。可変電流源を用いると、モータ巻線の電流レベルがハイのとき、ハイ電流が一層急速に放電キャパシタC1に出力される。それに対して、電流レベルがローのとき、ロー電流が一層低速に放電キャパシタC1に出力される。
表1は、スピンドルを1回転させる制御シーケンスを示す。以下の制御は、3相DCモータの電気回転サイクルごとの24クロックに基づく。各クロックサイクルに対して、この表は、デューティサイクルコントローラ30又は32のいずれを積分増幅器に接続するか、スイッチ82〜85を制御するL1_INT及びL2_INTの状態、及び(ORゲート54〜59に対して図3に示したのと同一表記を用いて1L〜3Hと称した)ON信号68の種々の状態を表す。
整流中にコントローラから発生した指数的及び線形的波形は、低い方のデューティサイクル電圧を通じて急速かつ良好に通過する。PWM制御されたDCモータにおいて、電流は、有効な電圧(すなわち、電源電圧×PWMデューティサイクル)が端部間電圧の逆起電力より上になるまで重要でない。この理由は、有効な電圧が端部間電圧の逆起電力より大きくない場合、個々のモータ巻線に電流が連続的に流れないからである。本実施の形態で用いられるような12Vの電源電圧に対して、有効な電圧は6.5〜7.5Vとなり、これは、58%以上のデューティサイクルが必要であることを意味する。58%より上のデューティサイクルで電流が連続的に発生し、58%より下のデューティサイクルで不連続な電流パルスが発生する。
図10は、本発明によって制御されるDCモータの全エネルギーを示す。このグラフを、ソフトスイッチングトルク制御のないDCモータの全エネルギーを示す図11と比較する。全エネルギーを、逆起電力電圧に各巻線の電流を乗算することによって算出し、全ての巻線を互いに加算する。大きな電力スパイクが図11の110に生じる。これら電力スパイクは、整流中に発生し、不所望な、場合によっては可聴のトルクリップルが生じる。それに対して、図10のエネルギープロットにこのようなスパイクは存在しない。本発明のソフトスイッチング、PWMデューティサイクル制御されたDCモータは、整流周波数及び高調波でトルクリップルを著しく減少させる。
本発明の他の態様によれば、多相DCモータのPWM制御の方法を、既に説明した技術に基づいて行う。この方法は、(1)DCモータの全ての巻線に流れる電源電流を検知し、(2)検知した電流に基づいて、所望の調整を表すエラー電圧VEを発生させて、DCモータのトルクをほぼ一定に維持し、エラー電圧を用いて、PWM信号のデューティサイクルを発生させ及び調整し、(3)検知した電流に基づいてPWM信号のデューティサイクルを変動させて、DCモータのトルクをほぼ一定に維持する。この方法は、更に、PWM周波数に比べて低い反転速度で巻線の電流を反転させるように整流中エラー電圧を処理する。
法令に従って、本発明を、構成的及び方法的な態様に対して幾分特別な用語で説明した。しかしながら、本発明は、ここで開示した意味は本発明を有効にする好適な形態を具えるので、図示し及び説明した特定の態様に制限されるものではないことを理解すべきである。したがって、本発明を、均等論の原理に従って適切に解釈された添付した請求の範囲の適正な範囲内でその形態又は変更のうちの任意のものを請求する。
Claims (9)
- 整流中整流周波数でターンオン及びオフする複数の巻線を有し、これら巻線は互いに相違するときにターンオン及びオフする多相DCモータと、
DCモータの全ての巻線に流れる電源電流を検知するために結合した電流センサと、
前記電流センサからのフィードバックに基づいて前記DCモータを制御するために結合され、前記DCモータを制御するために可変デューティサイクルの選択したPWM周波数でPWM信号を発生させ、前記PWM信号のデューティサイクルを調整することによって前記DCモータのトルクをほぼ一定にするために前記電流センサからのフィードバックを用いるPWMコントローラとを具え、
前記PWMコントローラは、第1及び第2のデューティサイクルコントローラを具え、
前記第1のデューティサイクルコントローラを、整流中にターンオンされる巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整するために使用し、
前記第2のデューティサイクルコントローラを、同一調整中にターンオフされる巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整するために使用し、
前記第1及び第2のデューティサイクルコントローラは、次の整流中にそれらの機能を逆にし、これにより、前記第1のデューティサイクルコントローラを、ターンオフされる巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整するために使用し、前記第2のデューティサイクルコントローラを、ターンオンされる巻線に対するPWM信号のデューティサイクルを調整するために使用するようにしたことを特徴とする装置。 - 前記PWMコントローラは、整流中巻線の線形的な電流反転を発生させるように制御するPWM信号を発生させるために用いた電圧を調整するソフトスイッチング回路を有し、前記線形的な電流反転が、前記PWM周波数より低い反転速度で発生するようにしたことを特徴とする請求の範囲1記載の装置。
- ある巻線をターンオンするとともに整流中それに電流が流れるようにし、
前記PWMコントローラは、ターンオンされた巻線の線形的な電流反転を発生させるRC時定数に従って制御するPWM信号を発生させるのに用いられる電圧を処理するRC回路を有し、前記線形電流反転が、前記PWM周波数より低い反転速度で発生するようにしたことを特徴とする請求の範囲1記載の装置。 - ある巻線をターンオンするとともに整流中それに電流が流れるようにし、
前記PWMコントローラはキャパシタ及び電流源を有し、この電流源は、前記キャパシタを線形的な速度で放電して、前記PWM周波数より低い反転速度でターンオフされる巻線の電流を反転するようにしたことを特徴とする請求の範囲1記載の装置。 - 前記電流源は、前記巻線の全てに流れる電源電流を断続的に検知するように結合したセンス抵抗を具えることを特徴とする請求の範囲1記載の装置。
- 選択したPWM周波数のPWM信号を用いて多相DCモータを制御するPWM制御システムであって、このDCモータは、整流中整流周波数でターンオン及びオフする多相巻線を有し、前記巻線は、互いに相違するときにターンオン及びオフし、前記PWM制御システムは、
前記DCモータの全ての巻線に流れる電源電流を検知するために結合し、検知した電流に比例する電圧を出力する電流センサと、
所望の基準電圧と前記電流センサからの電圧との比較に基づいてエラー電圧を発生させる積分増幅器と、
交互にかつ周期的に互いに独立して前記積分増幅器に接続するとともに前記積分増幅器から切り離され、前記DCモータのトルクをほぼ一定に維持するために前記エラー電圧に基づいてPWM信号のデューティサイクルを調整し、前記PWM周波数に比べて低い反転速度でターンオン又はオフされる巻線の電流反転を発生させる整流中前記エラー電圧を処理してトルクリップルを減少させる波形成形ネットワークをそれぞれ有する第1及び第2のデューティサイクルコントローラとを具えることを特徴とするPWM制御システム。 - 前記波形成形ネットワークは、RC時定数を有するRC回路を具え、
各デューティサイクルコントローラを前記積分増幅器に接続するとき、前記RC回路は、前記RC時定数に従って前記エラー電圧を処理するようにしたことを特徴とする請求の範囲6記載のPWM制御システム。 - 前記波形成形ネットワークはキャパシタ及び電流源を具え、
各デューティサイクルコントローラを前記積分増幅器から切り離すと、前記電流源は、線形的な速度で前記キャパシタを放電して、前記エラー電圧を処理するようにしたことを特徴とする請求の範囲6記載のPWM制御システム。 - 前記電流センサは、前記巻線の全てに流れる電源電流を断続的に検知するように結合したセンス抵抗を具えることを特徴とする請求の範囲6記載のPWM制御システム。
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