JP4985395B2 - 電流制御装置とその電流オフセット補正方法 - Google Patents
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Description
また、従来の特許文献2の電流オフセット補正方法は、各相電流が0であることに相当する各相のPWM信号のデューティ比がすべて50%であり、かつ、この状態が所定時間持続した場合に、各相電流を読み込んでそれらを電流オフセット量とし、オフセット補正を行うので、サーボ用途での実際のモータ通電において、各相のPWM信号のデューティ比がすべて50%になる状態は、無負荷でのサーボロック状態くらいしかなく、実使用条件下ではオフセット補正をすることができないという問題点があった。
本発明の一の観点による電流制御装置は、電流指令に基づいて電流制御演算し電圧指令を作成する電流制御演算部と、前記電圧指令に基づいて変調波指令を作成する変調波指令作成部と、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との比較に基づいてPWM信号を発生するPWM信号発生部と、3相PWMインバータの各相の下アーム素子と直列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流検出値をA/D変換するA/D変換部とを備えた電流制御装置において、前記A/D変換部における前記電流検出値の今回のA/D変換された後、前記搬送波を入力し、前記搬送波がその山からの立ち下がりか、その谷からの立ち上がりかを判別する搬送波山谷判別部と、前記搬送波山谷判別部における判別が山からの立ち下がりの場合にA/D変換値を電流検出値とし、前記搬送波山谷判別部における判別が谷からの立ち上がりの場合、かつ比較基準値より前記変調波指令が大きい場合に前記A/D変換値をオフセット値とし、前記電流検出値と前記オフセット値との差を電流検出補正値とする電流検出値演算部と、を備え、前記電流制御演算部が、前記電流指令および前記電流検出補正値に基づいて前記電圧指令を作成する電流制御装置が適用される。
また、搬送波がその谷からの立ち上がりであるか、あるいは、搬送波がその山からの立ち下がりであるかを容易にかつ確実に判別することができる。
また、モータ通電状態において、常にオフセット値検出して電流検出値を補正することができ、定常的なオフセットだけでなく、温度ドリフトのような時間的に変化するオフセットに対してもオフセット値検出して電流検出値を補正することができる。
また、オフセット検出における誤検出を防止することができ、電流制御性能の低下を防止することができる。
また、モータ通電状態あるいはモータ通電の予め前に簡単な演算式で比較基準値を算出することができ、ソフトウェア処理時間の負担を少なくすることができる。
また、装置の低コスト化や小形化や回路の簡素化における3相インバータのいずれか2相の下アーム側電流検出においても、オフセット値検出して電流検出値を補正することができる。
2 3相PWMインバータ部
3 スイッチング素子駆動回路
4 A/D変換部
5 電流制御演算部
6 変調波指令作成部
7 電流検出値演算部
8 搬送波発生部
9 PWM信号発生部
10 搬送波山谷判別部
21 スイッチング素子
22 フリーホイールダイオード
23 シャント抵抗
24 チャージポンプ回路
101 商用電源
102 コンバータ部
103 平滑コンデンサ
104 モータ
105 位置検出器
106 上位制御部
(S101)まず、シャント抵抗23の両端の検出電圧を読み込んだ電流検出値のA/D変換が完了しているかどうかを確認する。完了している場合、(S102)処理に進む。完了していない場合、一連の補正処理を終了する。
(S102)搬送波発生部11からの搬送波が、その山の立ち下がりかその谷の立ち上がりかを判断する。搬送波の谷の立ち上がりである場合、(S103)処理に進む。搬送波の山の立ち下がりである場合、(S104)処理に進む。ここで、搬送波の山谷は、前記搬送波の今回のサンプリング値が前記搬送波の振幅最大値あるいは振幅最小値を通過したか否かのフラグ信号と、搬送波の今回のサンプリング値より以前の任意区間の搬送波のサンプリング値により、搬送波がその谷からの立ち上がりであるか、あるいは、搬送波がその山からの立ち下がりであるかを判別できる。
(S104)搬送波の山の立ち下がりである場合、スイッチング素子21の各相の下アームがONし、各相の下アーム側に接続されたシャント抵抗に電流が流れるため、(S101)処理でのA/D変換値を今回のオフセット補正前電流検出値とし、(S106)処理に進む。
(S106)オフセット補正前電流検出値からオフセット値を減算し、オフセット補正後電流検出値を算出する。ここで、(S104)処理を介して(S106)処理を行う場合、今回のオフセット補正前電流検出値から前回のオフセット値を減算してオフセット補正後電流検出値とする。また、(S105)処理を介して(S106)処理を行う場合、前回のオフセット補正前電流検出値から今回のオフセット値を減算してオフセット補正後電流検出値とする。
Cr = (Tmin+Td) × fc × α (1)
また、式(1)での比較基準値Crは、各パラメータTmin、Td、fr、αが予め既知であり、通常運転状態に変化しない用途に限り、通常運転前に予め算出しても良い。
Claims (6)
- 電流指令に基づいて電流制御演算し電圧指令を作成する電流制御演算部と、前記電圧指令に基づいて変調波指令を作成する変調波指令作成部と、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との比較に基づいてPWM信号を発生するPWM信号発生部と、3相PWMインバータの各相の下アーム素子と直列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流検出値をA/D変換するA/D変換部とを備えた電流制御装置において、
前記A/D変換部における前記電流検出値の今回のA/D変換された後、前記搬送波を入力し、前記搬送波がその山からの立ち下がりか、その谷からの立ち上がりかを判別する搬送波山谷判別部と、
前記搬送波山谷判別部における判別が山からの立ち下がりの場合にA/D変換値を電流検出値とし、前記搬送波山谷判別部における判別が谷からの立ち上がりの場合、かつ比較基準値より前記変調波指令が大きい場合に前記A/D変換値をオフセット値とし、前記電流検出値と前記オフセット値との差を電流検出補正値とする電流検出値演算部と、を備え、
前記電流制御演算部が、前記電流指令および前記電流検出補正値に基づいて前記電圧指令を作成することを特徴とする電流制御装置。 - 前記電流検出値演算部が、前記搬送波山谷判別部における判別が山からの立ち下がりの場合、前記A/D変換部における今回のA/D変換値を第1の電流検出値とし、前記搬送波山谷判別部における判別が谷からの立ち上がりの場合、前記変調波指令と比較基準値との比較に基づいてオフセット値を更新するか否かを判定し、前記オフセット値を更新しない場合は前記第1の電流検出値から前回のオフセット値を減算、あるいは前記オフセット値を更新する場合は前回のA/D変換値である第2の電流検出値から今回のオフセット値を減算して電流検出補正値を算出することを特徴とする請求項1記載の電流制御装置。
- 前記搬送波山谷判別部が、前記搬送波の今回のサンプリング値が前記搬送波の振幅最大値あるいは振幅最小値を通過したか否かのフラグ信号と、前記搬送波の今回のサンプリング値より以前の任意区間の前記搬送波のサンプリング値と、により、前記搬送波がその山からの立ち下がりか、その谷からの立ち上がりかを判別するものであることを特徴とする請求項1または2記載の電流制御装置。
- 前記電流検出値演算部が、前記変調波指令が前記比較基準値以上の場合、前記第1の電流検出値を前記今回のオフセット値として更新し、前記変調波指令が前記比較基準値より小さい場合、前記オフセット値を更新しないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電流制御装置。
- 前記比較基準値が、前記A/D変換部のサンプル&ホールド時間と、前記搬送波の搬送波周波数と、デッドタイムに基づいて算出されることを特徴とする請求項1または3に記載の電流制御装置。
- 電流指令に基づいて電流制御演算し電圧指令を作成する電流制御演算部と、前記電圧指令に基づいて変調波指令を作成する変調波指令作成部と、搬送波を発生する搬送波発生部と、前記変調波指令と前記搬送波との比較に基づいてPWM信号を発生するPWM信号発生部と、3相PWMインバータの各相の下アーム素子と直列接続されるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流検出値をA/D変換するA/D変換部とを備えた電流制御装置の電流オフセット補正方法において、
前記搬送波がその谷からの立ち上がりか、あるいは、その山からの立ち下がりかの山谷判断処理をし、
前記判断処理結果に基づいて、前記変調波指令と比較基準値との比較処理をし、
前記比較処理結果に基づいて、前記電流検出値のオフセット検出処理をし、
前記電流検出値と前記オフセット検出処理で検出したオフセット値との差を電流検出補正値とする補正値演算処理をする手順とし、
前記山谷判断処理は、前記電流検出値のA/D変換処理完了後に処理するものであり、前記搬送波がその山からの立ち下がりの場合、A/D変換値を電流検出値とし、前記搬送波がその谷からの立ち上がりの場合、前記比較処理へ進み、
前記比較処理は、前記比較基準値より前記変調波指令が大きい場合、前記A/D変換値を前記オフセット値とし、前記比較基準値より前記変調波指令が小さい場合、前記補正値演算処理へ進み、
モータ通常運転状態において、一連の処理を常時行うことを特徴とする電流制御装置の電流オフセット補正方法。
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