JP3804707B2 - 電動機制御装置及び電動機制御の切り換え方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流を調節するパワーアンプを有して電動機を制御する電動機制御装置と、電動機制御装置での制御の切り換え方法に関し、特に、少なくともパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御によって電動機を制御する電動機制御装置と、電動機制御装置においてリニア増幅制御とＰＷＭ制御とを切り換える電動機制御の切り換え方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機は、通常、指令に応じて電動機の駆動電流を変化あるいは変調することによって制御される。この場合、電流の制御方法として、一般に、パルス幅変調制御（以下、ＰＷＭ制御という）とリニア増幅制御によるものが知られている。ＰＷＭ制御は、パワーバイポーラトランジスタやパワーＭＯＳトランジスタなどのパワー素子をオン／オフのスイッチングモードで使用し、オン／オフの動作デューティを変えて電流を調節する方法であり、リニア増幅制御はパワー素子をその線形動作領域で使用して電流を調節する方法である。
【０００３】
しかし、これらの制御方法には、それぞれいくつかの欠点がある。ＰＷＭ制御は、損失が少なくて高効率であるが、出力電流が小さいときに電流の脈動成分の割合が大きくなり、また、パワー素子のスイッチング時のむだ時間（デッドタイム、遅れ時間など）により、高精度な電流制御が困難である。一方、リニア増幅制御は、電流の分解能や線形性などがよくて高い制御性能を有するが、電力損失が大きく効率が悪い。
【０００４】
そこで、これら２つの制御方法を組み合わせてそれぞれの特徴を有効に結びることにより、具体的には、リニア増幅制御とＰＷＭ制御とを切り換えて制御することによって、高効率で高精度、高分解能の電流制御が可能となる。
【０００５】
電動機の制御においてリニア増幅制御とＰＷＭ制御とを切り換える切り換え方法として、大電流領域（高効率領域）と小電流領域（高分解能領域）とを区分するために予めしきい値を設定し、指令値（電流指令や推力／トルク指令など）とこのしきい値とを比較した結果に応じてリニア増幅制御とＰＷＭ制御を切り換える方法がある。
【０００６】
図６は、従来のこのようにしきい値を設定してリニア増幅制御とＰＷＭ制御を切り換える電動機制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、電動機として３相の電動機８６が用いられるとする。電動機８６に対する各相の電流指令ＩＵ_ref,ＩＶ_ref,ＩＷ_refをデジタル値として生成するマイクロプロセッサ８１と、マイクロプロセッサ８１からの電流指令ＩＵ_ref,ＩＶ_ref,ＩＷ_refをデジタル／アナログ変換してそれぞれ電流指令ＩＵ,ＩＶ,ＩＷとするＤ／Ａ変換器部８２と、これら３相の電流指令ＩＵ,ＩＶ,ＩＷに対応した電流Ｕ,Ｖ,Ｗを電動機８６に供給して電動機８６を駆動するパワーアンプ部８３とから構成されている。なお、電流指令に対応した電流を電動機８６に供給して電動機８６を駆動する状態を通常動作時あるいはサーボオン時という。
【０００７】
パワーアンプ部８３には、各相ごとに、電流指令と電流フィードバック値Ｉ_fbとの偏差を検出して増幅するリニア増幅制御アンプ９１と、同様に電流指令と電流フィードバック値Ｉ_fbとの偏差を検出して増幅するＰＷＭ制御アンプ９２と、所定の周波数のキャリア信号とＰＷＭ制御アンプ９２の出力とを比較することによりパルス幅変調された信号を生成するコンパレータ９３と、出力端に抵抗９６の一端が接続され、この抵抗９６を介して出力が帰還しているオペアンプ９５と、上述の抵抗９６を介して入力するオペアンプ９５からの出力とリニア増幅制御アンプ９１の出力とを切り換えて出力するアナログスイッチ８４と、このアナログスイッチ８４の出力を入力するパワーアンプ９４と、を備えている。パワーアンプ９４にはパワー素子が内蔵され、このパワーアンプ９４の出力が、対応する相の駆動電流として、電動機８６に供給されている。
【０００８】
抵抗９６とアナログスイッチ８４の接続点と、接地点との間には、アナログスイッチ８４への入力電圧を振幅制限するために、２本のツェナーダイオード９７が直列にかつ相互に逆極性となるように接続して、挿入されている。すなわち、オペアンプ９５の出力電圧は、抵抗９６とツェナーダイオード９７によって、ツェナーダイオード９７のツェナー電圧と順方向電圧の和の電圧に、振幅制限されることになる。ＰＷＭ制御時には、この振幅制御された出力信号がパワーアンプ９４の指令となり、パワーアンプ９４で電力変換され、その結果、電流指令に応じた電流で電動機９６が駆動されることになる。
【０００９】
アナログスイッチ８４は、マイクロプロセッサ８１の指示で切り換わるように構成されている。マイクロプロセッサ８１は大電流領域（高効率領域）と小電流領域（高分解能領域）とを区分するしきい値が予め設定されており、マイクロプロセッサ８１は、指令値（電流指令や推力／トルク指令など）とこのしきい値とを比較してその結果に応じてアナログスイッチ８４に対する切り換え信号を変化させる。その結果、この電動機制御装置は、大電流時にはアナログスイッチ８４をコンパレータ９５側に切り換え、ＰＷＭ制御を行って効率の低下を防止し、一方、小電流時にはアナログスイッチ８４をリニア増幅制御アンプ９１側に切り換え、リニア増幅制御を行って精度の高い制御を行う。
【００１０】
さて、リニア増幅制御時の損失Ｐ_d-LINは、式(1)で表される。
【００１１】
【数１】

Ｖ_sは電源電圧であり、Ｒ_M,Ｌ_M,Ｖ_Mは、それぞれ、負荷（電動機８６）の抵抗値、インダクタンス値、逆起電力であり、Ｉ_Lは出力電流、Ｖ_oは出力電圧である。逆起電圧Ｖ_Mは、電動機の場合、誘起電圧定数をＫ_E、速度をωとすると、
【００１２】
【数２】
Ｖ_M ＝ Ｋ_E × ω (2)
で表され、速度ωが分かれば、逆起電力Ｖ_Mを得ることができる。リニア増幅制御時の損失Ｐ_d-LINは、負荷定数（Ｒ_M,Ｌ_M,Ｖ_M）に依存するところが大きい。
また、ＰＷＭ制御時の損失Ｐ_d-PWMは、式(3)で表される。
【００１３】
【数３】
Ｐ_d-PWM ＝ Ｅ_(sat) ＋ Ｅ_sw (3)
ここで、Ｅ_(sat)は飽和損失（定常損失）であり、Ｅ_swはスイッチング損失である。定常損失Ｅ_(sat)は出力電流に、スイッチング損失Ｅ_swはスイッチング周波数（キャリア信号の周波数）に比例することが知られている。
【００１４】
図７は、式(1),(3)より求められる、ある負荷時の出力電流と損失との関係を示すグラフである。上述した従来の電動機制御装置の場合、電動機での定格電流時のＰＷＭ制御の損失Ｐ_d-PWM（図中ｂ点）を考え、リニア増幅制御の時の損失Ｐ_d-LINがこれと同じになる出力電流（図中ａ点）を求め、この出力電流を発生する指令値（電流指令など）を切り換えしきい値とする。そして、この切り換えしきい値によって、ＰＷＭ制御による大電流領域（高効率領域）とリニア増幅制御による小電流領域（高分解能領域）とを区分している。
【００１５】
しかしながら、負荷定数の違いやキャリア周波数が高い場合、パワー素子の特性が悪い場合などに、定格電流でのＰＷＭ制御の損失Ｐ'_d-PWM（図中ｂ'点）がリニア増幅制御の損失Ｐ_d-LINよりも大きくなる場合がある。これは、定格電流の範囲内で、リニア増幅制御での損失とＰＷＭ制御での損失が同一である点（図中ｅ点）が複数ある場合に相当する。このような場合には、出力電流が大電流領域であってもリニア増幅制御をした方が、パワーアンプ部の発生損失を低下させることができる。
結局、上述した従来の電動機制御装置や上述したような電動機制御の切り換え方法では、低損失化が不十分であり、またその分、パワー素子用の放熱器が大きくなる。その結果、電動機制御装置の小型化、低コスト化が難しくなる。
【００１６】
図８は、図６に示す電動機制御装置のパワーアンプ９４からの出力波形の一例を示す図である。パワーアンプ９４の電圧ゲインをＧとすると、通常動作のＰＷＭ制御時はパワーアンプ９４に入力する電圧指令が電圧ゲインＧ倍され、出力電圧Ｖ_o、電流指令に応じた出力電流Ｉ_o'として、パワーアンプ９４から出力される。このとき、パワーアンプ９４での定常損失Ｅ_(sat)は、図中の斜線部で表される。
図６に示す電動機制御装置の場合、ＰＷＭ制御の場合を考えると、パワーアンプ９４に入力する電圧指令がツェナーダイオードによって振幅制御されているため、振幅の制限値がダイオードによって決まることとなってこの制限値を自由に設定することができず、また、振幅の制限値があまり正確でない。さらに、ツェナーダイオードを用いているために、高速動作ができないなどの問題点がある。さらに、オペアンプ９３のオフセット電圧により、このオフセット電圧を調整しないと、電圧指令の正側と負側の振幅に違いが出てくる。すなわち、図８に示すように、接地電位（ＧＮＤ）すなわち０Ｖを基準として、＋Ｖ_s側の振幅と−Ｖ_s側の振幅とが異なるようになる。正負でこのように振幅の違いが生ずると、パワーアンプ９４の定常損失が増加し、パワーアンプの安全動作領域（ＳＯＡ）を超えてパワーアンプの破損を生じたり、安全動作領域内で動作させようとしてパワーアンプの放熱系が大きくなってしまうなどの問題点も生じる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の電動機制御装置には、ＰＷＭ制御時に振幅の制限値があまり正確でない上に高速動作が難しく、また出力電圧の振幅は正側と負側とで異なってパワーアンプ部での定常損失が大きいという問題点があり、さらに、ＰＷＭ制御とリニア増幅制御との切り換えにおいて、負荷定数の違いやキャリア周波数が高い場合、パワー素子の特性が悪い場合などに、低損失化、小型化、低コスト化が難しいという問題点がある。
【００１８】
本発明の目的は、パワーアンプの出力電圧における正側と負側の振幅の違いが整正されて定常損失を最小限に抑える電動機制御装置と、負荷定数の違いやキャリア周波数が高い場合、パワー素子の特性が悪い場合などであっても低損失であって装置の小型化、低コスト化が可能な電動機制御の切り換え方法とを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、電動機を駆動するパワーアンプ部を備え、前記パワーアンプ部がリニア増幅制御アンプとＰＷＭ制御アンプといずれかのアンプを選択できる第２のアナログスイッチとを有し、リニア増幅制御とＰＷＭ制御のうちの選択された一方に前記第２のアナログスイッチを切り換えて制御する電動機制御装置において、前記ＰＷＭ制御アンプの出力とキャリア信号とを比較して得られる、パルス幅変調された信号に基づいて動作する第１のアナログスイッチを備え、前記第１のアナログスイッチが、振幅可変のパルス幅変調の矩形波信号を出力するものである。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載における前記矩形波信号の振幅は、前記第１のアナログスイッチの入力である、予め設定された電圧により整正されるものであり、前記予め設定された電圧は、パワーアンプの電圧ゲインＧの逆数１／Ｇを乗じた正負２つの電圧であるものである。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、電動機を駆動するパワーアンプ部を備え、前記パワーアンプ部がリニア増幅制御アンプとＰＷＭ制御アンプといずれかのアンプを選択できる第２のアナログスイッチとを有し、リニア増幅制御とＰＷＭ制御のうちの選択された一方に前記第２のアナログスイッチを切り換えて制御する電動機制御の切り換え方法において、常時演算するパワーアンプの損失値と予め設定された切り換えしきい値との比較に基づいて、前記リニア増幅制御と前記ＰＷＭ制御のいずれかを選択するものであり、前記損失値が、前記予め設定された切り換えしきい値を超える場合、前記ＰＷＭ制御を選択し、前記損失値が、前記予め設定された切り換えしきい値以下の場合、前記リニア増幅制御を選択して制御するのである。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載における前記予め設定された切り換えしきい値は、電動機駆動における全電流制御範囲において、前記リニア増幅制御の場合のパワーアンプの損失値を算出し、前記ＰＷＭ制御の場合のパワーアンプの損失値を算出し、算出した両方の損失値が予め設定された範囲内で一致した場合、その損失値とする、という手順で設定するのである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。この電動機制御装置においても、しきい値が設定され、リニア増幅制御とＰＷＭ制御とが切り換えられるものとする。ここでは、電動機として３相の電動機６が用いられるとする。
電動機制御装置は、しきい値が設定されるとともに電動機６に対する各相の電流指令ＩＵ_ref,ＩＶ_ref,ＩＷ_refをデジタル値として生成するマイクロプロセッサ１と、マイクロプロセッサ１からの電流指令ＩＵ_ref,ＩＶ_ref,ＩＷ_refをデジタル／アナログ変換してそれぞれ電流指令ＩＵ,ＩＶ,ＩＷとするＤ／Ａ変換器部２と、これら３相の電流指令ＩＵ,ＩＶ,ＩＷに対応した電流Ｕ,Ｖ,Ｗを電動機６に供給して電動機６を駆動するパワーアンプ部３とから構成されている。なお、電流指令に対応した電流を電動機６に供給して電動機６を駆動する状態を通常動作時あるいはサーボオン時という。
【００２４】
パワーアンプ部３には、各相ごとに、電流指令と電流フィードバック値Ｉ_fbとの偏差を検出して増幅するリニア増幅制御アンプ１１と、同様に電流指令と電流フィードバック値Ｉ_fbとの偏差を検出して増幅するＰＷＭ制御アンプ１２と、所定の周波数のキャリア信号とＰＷＭ制御アンプ１２の出力とを比較することによりパルス幅変調された信号を生成するコンパレータ１３と、コンパレータ１３が出力するパルス幅された信号に応じて動作するアナログスイッチ５と、アナログスイッチ５からの出力とリニア増幅制御アンプ１の出力とを切り換えて出力するアナログスイッチ４と、このアナログスイッチ４の出力が入力するパワーアンプ１４と、を備えている。パワーアンプ１４は、リニア増幅制御とＰＷＭ制御の双方に共通のものとして設けられてパワー素子を内蔵しており、このパワーアンプ１４からの出力が、対応する相の駆動電流として、電動機６に供給されている。アナログスイッチ４は、第２のアナログスイッチに対応し、リニア増幅制御とＰＷＭ制御とを切り換えるためのものであり、アナログスイッチ５は、第１のアナログスイッチに対応し、ＰＷＭ制御時の矩形波信号を振幅整正するためのものである。また、リニア増幅制御アンプ１１は第２のアンプに対応し、ＰＷＭ制御アンプ１２は第１のアンプに対応する。
【００２５】
アナログスイッチ５は２入力のものであり、予め設定された電圧をＶ_refとして、これら２つの入力にはそれぞれ＋Ｖ_refと−Ｖ_refが供給されている。電圧Ｖ_refは、パワーアンプ１４のゲインをＧとして、パワーアンプ１４の最大出力電圧に対してゲインＧの逆数１／Ｇを乗じた電圧として、設定される。このようなアナログスイッチ５をコンパレータ１３の出力信号で動作させることにより、アナログスイッチ５の出力信号は、一定電圧±Ｖ_refの振幅で整正されたパルス幅変調の矩形波信号となる。
一方、アナログスイッチ４は、マイクロプロセッサ１からの指示（切り換え信号）によって切り換わるように構成されている。上述したようにマイクロプロセッサ１では大電流領域（高効率領域）と小電流領域（高分解能領域）とを区分するしきい値が予め設定されており、マイクロプロセッサ１は、指令値（電流指令や推力／トルク指令など）とこのしきい値とを比較してその結果に応じ、アナログスイッチ４に対する切り換え信号を変化させる。
【００２６】
小電流時には、アナログスイッチ４がリニア増幅制御アンプ１１側に切り換わってリニア増幅制御が実行される。通常動作のリニア増幅制御には、電流指令と電流フィードバック値Ｉ_fbとの偏差がリニア増幅制御アンプ１１によって検出され、この偏差がパワーアンプ１４への指令となってパワーアンプ１４で電力変換される。その結果、電流指令に応じた電流で電動機６が駆動されることになる。大電流時には、アナログスイッチ４がアナログスイッチ５側に切り換わってＰＷＭ制御が実行される。通常動作のＰＷＭ制御時には、電流指令と電流フィードバック値Ｉ_fbとの偏差がＰＷＭ制御アンプ１２によって検出され、コンパレータ１３がこの偏差とキャリア信号とを比較してパルス幅変調された信号を出力し、この信号によってアナログスイッチ５が動作する。これにより、上述したように、一定電圧すなわち±Ｖ_refの振幅で整正されたパルス幅変調の矩形波信号がアナログスイッチ５から出力され、この振幅整正された矩形波信号がパワーアンプ１４への指令となってパワーアンプ１４で電力変換される。その結果、電流指令に応じた電流で電動機６が駆動されることになる。
【００２７】
図２は、ＰＷＭ制御時におけるこの電動機制御装置のパワーアンプ１４の出力波形を示している。通常動作のＰＷＭ制御時、前述した±Ｖ_refを振幅とした電圧指令は、パワーアンプ１４で電圧ゲインＧ倍され、このパワーアンプ１４は、Ｖ_(sat)＝（±Ｖ_ref×Ｇ）を振幅とした出力電圧Ｖ_oと電流指令に応じた出力電流Ｉ_oを出力する。このときのパワーアンプ１４の定常損失Ｅ_(sat)は、簡単には、
【００２８】
【数４】
Ｅ_(sat) ＝ （Ｖ_s − Ｖ_(sat)）×Ｉ_o (4)
と計算できる。この定常損失Ｅ_(sat)は、図２において斜線部の面積に対応する。
【００２９】
結局、本実施形態では、パワーアンプ部３のＰＷＭ制御系にアナログスイッチ５を設け、パワーアンプ１４の最大出力電圧に対するパワーアンプのゲインＧの逆数１／Ｇとなる予め設定された電圧（±Ｖ_ref）をこのアナログスイッチ５に入力する。アナログスイッチ５からは、この入力値により振幅整正されたパルス幅変調の矩形波信号が出力し、この矩形波信号によってパワーアンプ１４が駆動されるため、パワーアンプ１４の定常損失を最小限に抑えることが可能になる。また、アナログスイッチ５への入力値すなわち±Ｖ_refを変えることで振幅設定を自由にかつ正確に行うことができる。アナログスイッチ５での切り換えによって矩形波信号を発生するため、高速動作が可能である。
【００３０】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態は、電動機制御の切り換え方法に関するものであって、負荷定数の違いやキャリア周波数が高い場合、パワーアンプ内のパワー素子の特性が悪い場合などに、同一出力電流に対するリニア増幅制御での損失とＰＷＭ制御での損失が同一となる点を検出してその点での損失値（電流値）を切り換えしきい値とし、この切り換えしきい値によってリニア増幅制御とＰＷＭ制御を切り換えることによって、一層の低損失化を図っている。
図３は、この第２の実施形態の切り換え方法の実施に使用される電動機制御装置の構成の一例を示すブロック図である。この電動機制御装置は、図１に示す第１の実施形態の電動機制御装置と比べ、振幅整正用のアナログスイッチが設けられておらず、コンパレータ１３の出力がアナログスイッチ４に直接入力している点で相違する。もちろん、この実施形態において、上述の第１の実施形態の電動機制御装置を使用することも十分に可能である。また、この実施態様では、マイクロプロセッサ１は、パワーアンプ部３での電力損失を演算できるものであるとする。
【００３１】
以下、本実施形態の電動機制御の切り換え方法の手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。この手順は、リニア増幅制御とＰＷＭ制御とを切り換えるための切り換えしきい値を求める手順であり、この切り換えしきい値を求める手順は、電動機制御の通常動作に先立って実行される。
【００３２】
まず、処理１として、アナログスイッチ４をリニア増幅制御アンプ１１側に切り換えて制御方法をリニア増幅制御に固定し、電動機負荷の全電流制御範囲に対して、電流指令をあるステップ幅で段階的に変えながら、電流指令の各ステップごとに電動機６に電流を流し、上述の式(1)により、リニア増幅制御の損失Ｐ_d-LINを演算する。この場合、マイクロプロセッサ１は、電流指令をステップ状に変化させてパワーアンプ部３に向けて出力するとともに、アナログスイッチ４をリニア増幅制御側に固定し、損失Ｐ_d-LINを演算し、演算結果をマイクロプロセッサ１の記憶領域内に格納する。このとき、電動機６に電流が流れるので、電動機６をロックしておく必要がある。ステップ幅は、例えば、定格電流の１／１０とする。
【００３３】
次に、処理２として、アナログスイッチ４をコンパレータ１３側に切り換えて制御方法をＰＷＭ制御に固定し、電動機負荷の全電流制御範囲に対して、電流指令をあるステップ幅で段階的に変えながら、電流指令の各ステップごとに電動機６に電流を流し、上述の式(2)により、ＰＷＭ制御の損失Ｐ_d-PWMを演算する。この場合、マイクロプロセッサ１は、電流指令をステップ状に変化させてパワーアンプ部３に向けて出力するとともに、アナログスイッチ４をＰＷＭ制御側に固定し、損失Ｐ_d-PWMを演算し、演算結果をマイクロプロセッサ１の記憶領域内に格納する。このときも、電動機６に電流が流れるので、電動機６をロックしておく必要がある。ステップ幅は、例えば、定格電流の１／１０とする。
そして、処理３として、マイクロプロセッサ１は、上述の処理１及び処理２により記憶領域内に格納された損失値Ｐ_d-LIN,Ｐ_d-PWMを各電流指令ステップごとに比較し、処理４に進む。
【００３４】
処理４では、予め設定された範囲内で両方の損失値が一致した場合に、その損失値を切り換えしきい値（図５のｃ点、ｄ点）とし、処理を終了する。電流指令を連続的に変化させた場合に図５に示すようにＰＷＭ制御での損失とリニア増幅制御での損失が一致する点（図示ｅ点）が存在するとしても、電流指令をステップ状に変化させた場合、ステップの幅によっては、予め設定された範囲が小さすぎると、その範囲内では両方の損失値が一致しないことがある。そこで、予め設定された範囲としては、大電流領域でＰＷＭ制御での損失よりもリニア増幅制御での損失が小さくなる条件の場合には、必ず、その一致する損失値が決定できるようなものとする。
【００３５】
なお、上述したように範囲を設定しても一致する損失値がない場合、すなわち、大電流領域ではＰＷＭ制御の損失よりもリニア増幅制御の損失の方が必ず大きくなる条件の場合には、従来の技術で述べたのと同じ値、すなわち、定格電流時のＰＷＭ制御損失値を切り換えしきい値とする。
以上のようにして切り換えしきい値が設定されたら、電動機制御の通常動作を実行する。マイクロプロセッサ１は、パワーアンプ部３での損失値を常時演算しており、切り換えしきい値と演算した損失値とを比較し、比較結果に応じてアナログスイッチ４に対して切り換え信号を出力することにより、リニア増幅制御とＰＷＭ制御とを切り換える。
【００３６】
図５は、大電流領域においてＰＷＭ制御での損失よりもリニア増幅制御での損失の方が小さくなる条件の場合に、本実施形態により求められた切り換えしきい値（ｃ点、ｄ点）と従来の方法の切り換えしきい値（ｂ点）とを示しており、これらの場合の出力電流と損失との関係をグラフとして示している。本実施形態によれば、求められた切り換えしきい値である損失は、ｂ点での損失からｃ点あるいはｄ点での損失を差し引いた分だけ、従来の方法の切り換えしきい値よりも小さくなる。切り換えしきい値が小さくなれば、パワーアンプ部で発生する損失を低下させることができ、また、パワー素子用の放熱器を小さくすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電動機制御装置は、アナログスイッチを用いてＰＷＭ制御用の矩形波信号を振幅整正することにより、パワーアンプでの定常損失が最小限に抑えることが可能になるとともに振幅設定を自由にかつ正確に行うことができるようになり、また、高速動作が可能になるという効果がある。
本発明の電動機制御の切り換え方法は、リニア増幅制御での損失とＰＷＭ制御での損失を演算してその演算結果の比較を行い、損失の同一点を切り換えしきい値としてＰＷＭ制御とリニア増幅制御との切り換えを行うことにより、パワーアンプ部の低損失化や小型化、低コスト化を達成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電動機制御装置のパワーアンプからの出力波形を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の電動機制御の切り換え方法が適用される電動機制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態の電動機制御の切り換え方法を説明するフローチャートである。
【図５】第２の実施形態におけるＰＷＭ制御時とリニア増幅制御時の出力電流と損失との関係を示すグラフである。
【図６】従来の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す電動機制御装置におけるＰＷＭ制御時とリニア増幅制御時の出力電流と損失との関係を示すグラフである。
【図８】図６に示す電動機制御装置のパワーアンプからの出力波形を示す図である。
【符号の説明】
１ マイクロプロセッサ
２ Ｄ／Ａ変換器部
３ パワーアンプ部
４,５ アナログスイッチ
６ 電動機
１１ リニア増幅制御アンプ
１２ ＰＷＭ制御アンプ
１３ コンパレータ
１４ パワーアンプ

Claims (4)

1. 電動機を駆動するパワーアンプ部を備え、前記パワーアンプ部がリニア増幅制御アンプとＰＷＭ制御アンプといずれかのアンプを選択できる第２のアナログスイッチとを有し、リニア増幅制御とＰＷＭ制御のうちの選択された一方に前記第２のアナログスイッチを切り換えて制御する電動機制御装置において、
   前記ＰＷＭ制御アンプの出力とキャリア信号とを比較して得られる、パルス幅変調された信号に基づいて動作する第１のアナログスイッチを備え、
   前記第１のアナログスイッチが、振幅可変のパルス幅変調の矩形波信号を出力することを特徴とする電動機制御装置。
2. 前記矩形波信号の振幅は、前記第１のアナログスイッチの入力である、予め設定された電圧により整正されるものであり、
   前記予め設定された電圧は、パワーアンプの電圧ゲインＧの逆数１／Ｇを乗じた正負２つの電圧であることを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
3. 電動機を駆動するパワーアンプ部を備え、前記パワーアンプ部がリニア増幅制御アンプとＰＷＭ制御アンプといずれかのアンプを選択できる第２のアナログスイッチとを有し、リニア増幅制御とＰＷＭ制御のうちの選択された一方に前記第２のアナログスイッチを切り換えて制御する電動機制御の切り換え方法において、
   常時演算するパワーアンプの損失値と予め設定された切り換えしきい値との比較に基づいて、前記リニア増幅制御と前記ＰＷＭ制御のいずれかを選択するものであり、
   前記損失値が、前記予め設定された切り換えしきい値を超える場合、前記ＰＷＭ制御を選択し、
   前記損失値が、前記予め設定された切り換えしきい値以下の場合、前記リニア増幅制御を選択して制御することを特徴とする電動機制御の切り換え方法。
4. 前記予め設定された切り換えしきい値は、電動機駆動における全電流制御範囲において、前記リニア増幅制御の場合のパワーアンプの損失値を算出し、
   前記ＰＷＭ制御の場合のパワーアンプの損失値を算出し、
   算出した両方の損失値が予め設定された範囲内で一致した場合、その損失値とする、
   という手順で設定することを特徴とする請求項３記載の電動機制御の切り換え方法。

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