JP5067385B2 - AD converter, current detector using AD converter, and digital servo controller using current detector - Google Patents
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本発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換するAD変換装置、前記AD変換装置を用いてモータ等の制御を行うための電流検出器及び前記電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置に関する。
The present invention relates to an AD converter for converting an analog signal into a digital signal, a current detector for controlling a motor or the like using the AD converter, and a digital servo controller using the current detector.
複数個のAD変換器で構成されるAD変換装置は、1個ずつ順次AD変換を行っていて、全てのAD変換が完了するまでに時間がかかるという課題があった。この課題を解決するために、従来のAD変換装置は、複数個のAD変換器を一斉に変換スタートさせ、AD変換完了時に発生する複数のAD変換完了信号の論理積をとり、ディジタル信号処理手段(上位演算器)への割込み信号として生成していた(例えば、特許文献1参照)。 An AD conversion apparatus including a plurality of AD converters sequentially performs AD conversion one by one, and there is a problem that it takes time to complete all AD conversions. In order to solve this problem, a conventional AD converter starts conversion of a plurality of AD converters all at once, calculates a logical product of a plurality of AD conversion completion signals generated when AD conversion is completed, and performs digital signal processing means. It was generated as an interrupt signal to the (high-order arithmetic unit) (for example, see Patent Document 1).
図5は従来技術におけるAD変換装置を示す回路図である。
図5において、ディジタル信号処理手段1はAD変換スタート信号4をAD変換器201,202,・・・20nに時刻toで与え,AD変換動作を開始させる。これにより,AD変換器201,202,・・・20nから出力される各AD変換完了信号301,302,・・・,30nは、ANDゲート3に入力され、論理積がとられる。ANDゲート3から出力される信号は、全てのAD変換器201,202,・・・20nがその変換動作を完了したことを意味し、ディジタル信号処理手段1に割込み信号2として入力される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an AD converter in the prior art.
In FIG. 5, the digital signal processing means 1 gives the AD
図6はこのような従来のAD変換装置における動作を示すタイミング図であり、時刻taからtbの期間においてAD変換完了信号301,302,・・・,30nの何れかがローレベルの状態であり、時刻tbに全てのAD変換完了信号301,302,・・・,30nがハイレベルの状態となったことを示す。
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of such a conventional AD converter, and any of the AD
このように、従来のAD変換装置は、一回の割込み信号により全てのAD変換器のAD変換データを読み込むので、効率よくAD変換データを収集できるようになっていた。 As described above, the conventional AD conversion apparatus reads the AD conversion data of all the AD converters by one interrupt signal, so that the AD conversion data can be efficiently collected.
また、AD変換装置の例として、AD変換器にΔΣ型AD変換器を用いるものがあった(例えば、特許文献2の図4参照)。このΔΣ型AD変換器は、一般的な逐次比較型AD変換器で構成されるAD変換装置がノイズの影響を受け易いということやAD変換器内部に出力ビットと同ビット数のDA変換器を内蔵しているため高価であるという問題を解決するものであった。 In addition, as an example of the AD converter, there is an AD converter that uses a ΔΣ AD converter (see, for example, FIG. 4 of Patent Document 2). This ΔΣ-type AD converter is based on the fact that an AD converter composed of a general successive approximation AD converter is susceptible to noise, and a DA converter having the same number of bits as the output bits is provided inside the AD converter. It was a solution to the problem of being expensive because it was built in.
図7は従来のΔΣ型AD変換器5の回路図である。
図7において、41はΔΣ変調器であり、アナログ信号EAを入力しΔΣ変調を行い、符号パルスEOを出力する。141はディジタルフィルタであり、符号パルスEOを入力とし、ディジタル信号として出力する。151は平均化回路であり、ディジタルフィルタ141から出力されるディジタル信号の、PWMキャリアの周期に等しい期間での平均値を求め、ディジタル信号EDとして出力する。
また、ΔΣ型変調器41はEAとEOの減算を行う減算回路401と、この減算結果を積分する積分回路411と、この積分結果と基準レベルを比較し、クロック421に同期して符号パルスEOを出力する比較回路431から構成される。
以上のように構成されるΔΣ変調器41の出力は、アナログ信号EAにノイズが発生しても、積分回路411により平均化されるため急激な変化はしない。
FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional
In FIG. 7,
Further, the
Even if noise occurs in the analog signal EA, the output of the
このように、従来のΔΣ型AD変換器5を用いたAD変換装置は、アナログ信号にノイズが重畳した場合もディジタル信号出力への影響を軽減することができた。また、AD変換器をΔΣ型AD変換器とすることにより、安価なAD変換装置を提供することができた。
さらに、ΔΣ型AD変換器を用いたAD変換装置を、ディジタルサーボ制御装置の電流検出器に適用していた(例えば、特許文献2の図1参照)。これは、一般的な逐次比較型AD変換器で構成されるAD変換装置をディジタルサーボ制御装置の電流検出器に適用した場合、パワー素子のスイッチングノイズのディジタル電流検出信号への重畳を防ぐため、スイッチングを行わないタイミングで、各電流検出信号をサンプルホールドし、AD変換を行う必要があるという問題と、高価なAD変換器を用いるためディジタルサーボ制御装置のコストが増大するという問題を解決したものであった。
As described above, the AD converter using the conventional
Furthermore, an AD conversion device using a ΔΣ AD converter has been applied to a current detector of a digital servo control device (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 2). This is because, when an AD converter constituted by a general successive approximation AD converter is applied to a current detector of a digital servo controller, in order to prevent superposition of switching noise of a power element on a digital current detection signal, This solves the problem that it is necessary to sample and hold each current detection signal at the timing when switching is not performed and perform AD conversion, and the problem that the cost of the digital servo controller increases because an expensive AD converter is used. Met.
図8は従来の電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置のシステム構成図である。
図8において、電動機11は三相電動機を例にとっている。
まず、電流検出手段13は、三相電動機11に供給される三相の内2つの電流をアナログ的に検出し、第一の電流検出信号iA1,第二の電流検出信号iA2を出力する。
第一のΔΣ型AD変換器51と第二のΔΣ型AD変換器52はそれぞれ第一の電流検出信号iA1,第二の電流検出信号iA2を入力し、それぞれディジタル化を行い、第一のディジタル電流検出信号iD1,第二のディジタル電流検出信号iD2を出力する。
位置検出手段12は、電動機11の回転子と固定子の相対的な位置を検出し、その位置検出信号S1を出力する。
ディジタル信号処理手段9は、第一のディジタル電流検出信号iD1,第二のディジタル電流検出信号iD2,位置検出信号S1およびディジタル指令信号C1を入力し、これらを演算処理することにより第一のPWM指令信号P1,第二のPWM指令信号P2,第三のPWM指令信号P3,第四のPWM指令信号P4,第五のPWM指令信号P5,第六のPWM指令信号P6を出力する。また、ディジタル信号処理手段9は電流アンプ、速度アンプ、位置アンプとPWM発生回路とを含んだ回路をディジタル回路、またはDSPやマイコン等を用いたソフトウェアにより構成される。
電力変換手段10は、三相ブリッジ構成の6組のパワー素子と還流ダイオードにより構成され、それぞれに対応した第一,第二,第三,第四,第五,第六のPWM指令信号P1,P2,P3,P4,P5,P6に応じて電動機印加電圧をPWM制御する。
FIG. 8 is a system configuration diagram of a digital servo control apparatus using a conventional current detector.
In FIG. 8, the motor 11 is a three-phase motor as an example.
First, the current detection means 13 detects two currents of the three phases supplied to the three-phase motor 11 in an analog manner, and outputs a first current detection signal iA1 and a second current detection signal iA2.
The first ΔΣ
The position detection means 12 detects the relative position between the rotor and the stator of the electric motor 11 and outputs a position detection signal S1.
The digital signal processing means 9 inputs the first digital current detection signal iD1, the second digital current detection signal iD2, the position detection signal S1 and the digital command signal C1, and performs arithmetic processing on these to thereby generate the first PWM command. The signal P1, the second PWM command signal P2, the third PWM command signal P3, the fourth PWM command signal P4, the fifth PWM command signal P5, and the sixth PWM command signal P6 are output. The digital signal processing means 9 is constituted by a circuit including a current amplifier, a speed amplifier, a position amplifier and a PWM generation circuit by a digital circuit or software using a DSP or a microcomputer.
The power conversion means 10 is composed of six sets of power elements and freewheeling diodes in a three-phase bridge configuration, and the first, second, third, fourth, fifth and sixth PWM command signals P1, The motor applied voltage is PWM controlled according to P2, P3, P4, P5 and P6.
以下に、従来の電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置の動作について説明する。
第一のΔΣ型AD変換器51と第二のΔΣ型AD変換器52は、ΔΣ型AD変換器5により構成され、それぞれ第一,第二の電流検出信号iA1,iA2をAD変換によりディジタル化を行い、第一,第二のディジタル電流検出信号iD1,iD2を出力する。このiD1,iD2と位置検出信号S1とディジタル指令信号C1により、電動機11のディジタル制御を行う。
The operation of a digital servo control device using a conventional current detector will be described below.
The first ΔΣ
図9は従来の電流検出器における動作を示すタイミング図である。第一,第二のΔΣ型AD変換器51,52に用いるΔΣ型AD変換器5がディジタル電流検出信号を出力する様子を、図9を用いて説明する。
図9に示す第一のPWM指令信号P1は、PWMキャリア毎に生成されるPWM信号であり、電流は第一の電流検出信号iA1である。
ΔΣ型AD変換器5は、上記PWMキャリアの周期に等しい期間に、iA1をディジタル化したディジタル信号を複数回サンプリングする。この図9では、例としてPWMキャリアの周期に等しい期間に4回のサンプリングを行う場合について示している。
すなわち、iA1のディジタル化したディジタル信号を4回サンプリングし、その4回のサンプリングの平均値を図7の平均化回路151で求め、これをディジタル電流検出信号iD1としている。
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the conventional current detector. The manner in which the
The first PWM command signal P1 shown in FIG. 9 is a PWM signal generated for each PWM carrier, and the current is the first current detection signal iA1.
The ΔΣ AD converter 5 samples a digital signal obtained by digitizing iA1 a plurality of times during a period equal to the period of the PWM carrier. FIG. 9 shows a case where sampling is performed four times in a period equal to the period of the PWM carrier as an example.
That is, the digitized digital signal of iA1 is sampled four times, and the average value of the four samplings is obtained by the
このように、従来の電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置は、ΔΣ型AD変換器がPWMキャリア周期に等しい期間に、電流検出信号のディジタル化した結果を複数回サンプリングし、その平均値をディジタル電流検出信号として出力する構成とすることにより、電動機に供給される駆動電流の平均値を求め、電動機の制御性の向上を実現した。
As described above, the digital servo control device using the conventional current detector samples the digitized result of the current detection signal a plurality of times during the period when the ΔΣ type AD converter is equal to the PWM carrier cycle, and calculates the average value thereof. By adopting a configuration for outputting as a digital current detection signal, the average value of the drive current supplied to the electric motor was obtained, and the controllability of the electric motor was improved.
しかしながら、一般的にΔΣ型AD変換器は、1ビットのAD変換器でサンプリングを行い、平均化処理によりAD変換データを得る方式であるため、AD変換データには量子化誤差が含まれており、サンプリング回数が少ない程、AD変換精度が悪いことが知られている。
従来のΔΣ型AD変換器を用いたAD変換装置は、一定時間内でのサンプリング回数は限られており、アナログ信号EAに対するディジタル信号EDのAD変換精度が悪いという問題があった。これに対してAD変換精度を上げるためにサンプリング回数を増やすとAD変換時間が増大するという問題があった。
また、従来の電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置は、PWMキャリア周期内にAD変換を完了してディジタル信号EDを更新しなければならないので、サンプリング回数は限られており、このため電流検出精度が悪いという問題があった。
さらに、ΔΣ型AD変換器の各々変換時間にはばらつきがあり、複数のΔΣ型AD変換器を用いたAD変換装置では、従来のAD変換装置のように、単にAD変換完了信号の論理積をとるだけでは対応できない場合があり、どのAD変換器の変換時間が長いか、調整時に判別し、それにあわせて調整が必要など余分な作業が発生するなどの問題があった。
However, in general, the ΔΣ type AD converter is a method in which sampling is performed by a 1-bit AD converter and AD conversion data is obtained by an averaging process. Therefore, the AD conversion data includes a quantization error. It is known that the smaller the number of samplings, the worse the AD conversion accuracy.
A conventional AD converter using a ΔΣ AD converter has a problem that the number of samplings within a certain time is limited, and the AD conversion accuracy of the digital signal ED with respect to the analog signal EA is poor. On the other hand, when the number of times of sampling is increased in order to increase AD conversion accuracy, there is a problem that AD conversion time increases.
Also, since the digital servo control device using the conventional current detector has to complete the AD conversion and update the digital signal ED within the PWM carrier cycle, the number of times of sampling is limited. There was a problem of poor accuracy.
Furthermore, the conversion time of each ΔΣ AD converter varies, and in an AD converter using a plurality of ΔΣ AD converters, the logical product of AD conversion completion signals is simply calculated as in the conventional AD converter. In some cases, it is not possible to cope with the problem by simply taking it, and there is a problem in that it is necessary to determine which AD converter has a long conversion time at the time of adjustment, and extra work is necessary to adjust accordingly.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、精度の良いAD変換装置、前記AD変換装置を用いた電流検出器及び前記電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and provides a highly accurate AD converter, a current detector using the AD converter, and a digital servo control device using the current detector. With the goal.
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。
本発明は、アナログ信号がそれぞれ入力され、AD変換スタート信号によりAD変換を開始し、AD変換の終了によりAD変換完了信号をそれぞれ出力する複数のΔΣ型AD変換器511,512,51nと、前記複数のΔΣ型AD変換器から出力されるAD変換完了信号71,72,7nから1つの割込み信号7を生成する論理回路と、前記割込み信号7の受信により前記複数のΔΣ型AD変換器511,512,51nのAD変換データ61,62,6nを読み込み演算処理を行うディジタル信号処理手段21とを備えたAD変換装置において、前記ΔΣ型AD変換器511,512,51nはΔΣ変調器41と前記ΔΣ変調器41の出力EOに複数並列に接続されたAD変換データ生成部181,182,18mと、前記ディジタル信号処理手段21から出力される起動トリガ23により動作を開始するタイミング生成回路20と、前記タイミング生成回路20から時間差をもって出力される複数のAD変換スタート信号121,122,12mと、前記AD変換スタート信号に基づき前記AD変換データ生成部181,182,18mから出力される複数のAD変換データ161,162,16mと、前記タイミング生成回路20から出力されるチャネル選択信号91に基づき前記複数のAD変換データ161,162,16mから1つのAD変換データ61を選択するAD変換データセレクタ241と、
前記複数のAD変換データ生成部から出力される複数のAD変換完了信号171,172,17mと、前記タイミング生成回路20から出力されるチャネル選択信号91に基づき前記複数のAD変換完了信号171,172,17mから1つのAD変換完了信号71を選択するAD変換完了信号セレクタ251と、前記AD変換スタート信号121入力によりカウントを開始するAD変換時間計測カウンタ221と、前記AD変換完了信号171によりAD変換時間を保持するAD変換時間保持部231を備え、前記論理回路は前記複数のΔΣ型AD変換器511,512,51nより出力される複数のAD変換時間81を比較し、前記AD変換時間が最も長いΔΣ型AD変換器を選択する比較器22と、
前記比較器22から出力される割込み選択信号8に基づき前記複数のΔΣ型AD変換器511,512,51mより出力される複数のAD変換完了信号71,72,77nから1つの割込み信号を選択する割込み信号セレクタ19で構成されたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記AD変換データ生成部はディジタルフィルタ141と平均化回路151で構成され、ディジタルフィルタ141は前記ΔΣ変調器41の出力EOを複数回サンプリングし、平均化回路151はその平均値を出力することを特徴とするものである。
また、本発明は、前記ΔΣ型変調器41はアナログ信号101と前記EOの減算を行う減算回路401と、この減算結果を積分する積分回路411と、この積分結果と基準レベルを比較し、クロック421に同期して符号パルスEOを出力する比較回路431から構成されることを特徴とするものである。
また、本発明は、電動機11に供給される電流を検出し検出電流信号とディジタル指令信号C1に基づき演算処理を行うディジタル信号処理手段9と、前記ディジタル信号処理手段の演算処理結果に基づき電動機印加電圧をPWM制御する電力変換手段10とを備えたディジタルサーボ制御装置における電流検出器において、
前記電流検出器は前記電動機11に供給される電流をアナログ的に検出して電流検出信号iA1,iA2を出力する電流検出手段13と、前記電流検出信号をディジタル化してディジタル電流検出信号iD1,iD2を出力するAD変換装置からなり、前記AD変換装置が上記したAD変換装置から構成されたことを特徴とするものである。
また、本発明は、電動機11と、前記電動機の回転子と固定子の相対的な位置を検出する位置検出手段と、前記電動機に供給される電流を検出する電流検出器と、検出電流信号とディジタル指令信号C1に基づき演算処理を行うディジタル信号処理手段9と、前記ディジタル信号処理手段の演算処理結果に基づき電動機印加電圧をPWM制御する電力変換手段10とを備えたディジタルサーボ制御装置において、前記電流検出器が上記した電流検出器からなることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The present invention includes a plurality of
The plurality of AD
Based on the interrupt
Further, according to the present invention, the AD conversion data generation unit includes a
In the present invention, the
The present invention also includes a digital signal processing means 9 for detecting a current supplied to the motor 11 and performing arithmetic processing based on the detected current signal and the digital command signal C1, and applying the electric motor based on the arithmetic processing result of the digital signal processing means. In a current detector in a digital servo control device provided with power conversion means 10 for PWM control of voltage,
The current detector detects the current supplied to the motor 11 in an analog manner and outputs current detection signals iA1 and iA2, and digitizes the current detection signal to generate digital current detection signals iD1 and iD2. consists AD converter for outputting, the AD converter is characterized in that it has been constructed from the AD converter described above.
The present invention also includes the electric motor 11, position detecting means for detecting the relative position of the rotor and stator of the electric motor, a current detector for detecting the current supplied to the electric motor, and a detected current signal. In the digital servo control device comprising the digital signal processing means 9 for performing arithmetic processing based on the digital command signal C1, and the power conversion means 10 for performing PWM control of the motor applied voltage based on the arithmetic processing result of the digital signal processing means, The current detector includes the above-described current detector.
本発明によると、ディジタル信号のサンプリング回数を増やすことができ、AD変換精度を向上させることができる。また、調整時にAD変換時間が最も長いAD変換器を選別するなど余分な作業を行わなくてよい。 According to the present invention, the number of digital signal samplings can be increased, and the AD conversion accuracy can be improved. Further, it is not necessary to perform extra work such as selecting an AD converter having the longest AD conversion time during adjustment.
また、本発明によると、ディジタル信号のサンプリング回数を増やすことができ、AD変換精度を向上させることができる。
また、本発明によると、高精度なAD変換装置を用いているので、精度良く電流検出を行うことができる。
また、本発明によると、精度良く電流検出を行うことができるので、高精度なディジタルサーボ制御を行うことができる。
In addition, according to the present invention, the number of digital signal samplings can be increased, and AD conversion accuracy can be improved.
In addition, according to the present invention, since a highly accurate AD converter is used, current detection can be performed with high accuracy.
In addition, according to the present invention, current detection can be performed with high accuracy, so that highly accurate digital servo control can be performed.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一実施例を示すAD変換装置の回路図である。
図1において、511はΔΣ型AD変換器で、アナログ信号101を入力しΔΣ変調器41にてΔΣ変調を行い、符号パルスEOを出力する。また、ΔΣ型変調器41はアナログ信号101とEOの減算を行う減算回路401と、この減算結果を積分する積分回路411と、この積分結果と基準レベルを比較し、クロック421に同期して符号パルスEOを出力する比較回路431から構成される。
141はディジタルフィルタであり、符号パルスEOを入力しディジタル信号として出力する。151は平均化回路であり、ディジタルフィルタ141から出力されるディジタル信号の、AD変換スタート信号121の入力からAD変換が完了しAD変換完了信号171が出力されるまでの期間での平均値を求め、AD変換データ161として出力する。181はAD変換データ生成部で、ディジタルフィルタ141と平均化回路151で構成される。
また、AD変換データ生成部181と同じ構成の回路が181,182,・・・,18mと複数チャネル並列に比較回路431の出力に接続されており、AD変換データ生成部182はAD変換スタート信号122を受けてAD変換完了信号172およびAD変換データ162を出力し、AD変換データ生成部18mはAD変換スタート信号12mを受けてAD変換完了信号17mおよびAD変換データ16mを出力する。20はタイミング生成回路であり、ディジタル信号処理手段21から入力される起動トリガ23により動作を開始し、AD変換スタート信号121,122,・・・,12mおよびチャネル選択信号91を出力する。241はAD変換データセレクタで、チャネル選択信号91 が1の時にAD変換データ161を,2の時にAD変換データ162を,・・・,mの時にAD変換データ16mを選択し、AD変換データ61を出力する。251はAD変換完了信号セレクタで、チャネル選択信号91が1の時に AD変換完了信号171を,2の時にAD変換完了信号172を,・・・,mの時にAD変換完了信号17mを選択し、AD変換完了信号71を出力する。221はAD変換時間計測カウンタであり、AD変換スタート信号121の立ち上がりで0値に一度クリアされ、その後システムクロックCPによりカウントアップを行い、AD変換完了信号171の立ち上がりでAD変換時間保持部231にカウンタ値を保持し、AD変換時間81を出力する。
FIG. 1 is a circuit diagram of an AD conversion apparatus showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
Further, a circuit having the same configuration as the AD conversion
同様にΔΣ型AD変換器511と同じ構成の回路が511,512,・・・,51nと複数個並列に並んでおり、ΔΣ型AD変換器512はアナログ信号102と起動トリガ23を入力し、AD変換データ62とAD変換完了信号72とAD変換時間82を出力し、ΔΣ型AD変換器51nはアナログ信号10nと起動トリガ23を入力し、AD変換データ6nとAD変換完了信号7nとAD変換時間8nを出力する。
22は比較器で、AD変換時間81,82,・・・,8nを比較し、最もAD変換時間の遅いものを判別し、割込み選択信号8を出力する。19は割込み信号セレクタで、割込み信号8が1の時にAD変換完了信号71を,2の時にAD変換完了信号72を,・・・,nの時にAD変換完了信号7nを選択し、割込み信号7を出力する。ディジタル信号処理手段21は割込み信号7の立ち下がりを受けると、AD変換データ61,62,・・・,6nを読み込み、演算処理を行う。
Similarly, a plurality of circuits having the same configuration as the
A
本発明が従来技術と異なる部分は、ΔΣ型AD変換器511がタイミング生成回路20とAD変換時間計測カウンタ221とAD変換時間保持部231とAD変換データセレクタ241とAD変換完了信号セレクタ251を備えた部分と、AD変換データ生成部が複数チャネル並列化された部分181,182,・・・,18mと、複数のΔΣ型AD変換器からなるAD変換装置において割込み信号を生成する論理回路が比較器22と割込み信号セレクタ19で構成されている部分である。
The difference between the present invention and the prior art is that the
次に本発明の動作について説明する。
図2は第一実施例における動作を示すタイミング図である。
図2において、AD変換スタート信号121の立ち上がりでΔΣ型AD変換器511における1チャネル目のAD変換が開始する。同様にAD変換スタート信号121から一定の時間差をもってAD変換スタート信号122,・・・,12mが発生し、2チャネル目,・・・,mチャネル目のAD変換が順次開始する。
1チャネル目のAD変換が完了した時、チャネル選択信号91は1チャネル目を選択しており、AD変換データ161はAD変換データ61へAD変換完了信号171はAD変換完了信号71へ出力される。
同様に2チャネル目,・・・,mチャネル目のAD変換が完了した時、チャネル選択信号91は2チャネル目,・・・,mチャネル目を選択しており、AD変換データ162,・・・,16mはAD変換データ61へAD変換完了信号172,・・・,17mはAD変換完了信号71へ出力される。また、AD変換時間81はAD変換完了信号171の立ち上がりで保持される。
Next, the operation of the present invention will be described.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation in the first embodiment.
In FIG. 2, AD conversion of the first channel in the
When AD conversion of the first channel is completed, the channel selection signal 91 selects the first channel, the
Similarly, when AD conversion of the second channel,..., M channel is completed, the channel selection signal 91 selects the second channel,..., M channel, and the
同様に、ΔΣ型AD変換器512,・・・,51nよりそれぞれAD変換データ62,・・・,6nおよびAD変換完了信号72,・・・,7nおよびAD変換時間82,・・・,8nが出力される。ここで、ΔΣ型AD変換器511,512,・・・,51nは製造バラツキによりAD変換時間にかなりの差を生じるが、割込み選択信号8により最も遅いAD変換完了信号が割込み信号7として選択されるので、全てのAD変換が完了したときにディジタル信号処理手段21に割込みをかけ、AD変換データ61,62,・・・,6nを読み込むことができる。
また、図に示すように、m回割込みが発生する間に1チャネルあたりAD変換を1回完了すればよいので、1チャネルあたりのAD変換時間を長く取ることができ、その分サンプリング回数を増やすことが可能になる。
Similarly,
Also, as shown in the figure, since AD conversion only needs to be completed once per channel while m interrupts occur, the AD conversion time per channel can be increased, and the number of samplings is increased accordingly. It becomes possible.
このように、AD変換データ生成部181,182,・・・,18mを複数チャネル並列化した構成となっているので、サンプリング回数を増やすことでき、AD変換精度を向上させることができる。
As described above, since the AD conversion
図3は、本発明の第二実施例を示す電流検出器を用いたディジタルサーボ制御装置のシステム構成図である。
図3において、電動機11は、三相電動機を例にとって以下説明を行う。
まず、電流検出手段13は、三相電動機11に供給される三相の内2つの電流をアナログ的に検出し、第一の電流検出信号iA1,第二の電流検出信号iA2を出力する。
第一のΔΣ型AD変換器511と第二のΔΣ型AD変換器512はそれぞれ第一の電流検出信号iA1,第二の電流検出信号iA2を入力し、それぞれディジタル化を行い、第一のディジタル電流検出信号iD1,第二のディジタル電流検出信号iD2を出力する。
位置検出手段12は、電動機11の回転子と固定子の相対的な位置を検出し、その位置検出信号S1を出力する。
22は比較器で、AD変換時間81,82を比較し、AD変換時間の遅いものを判別し、割込み選択信号8を出力する。19は割込み信号セレクタで、割込み選択信号8が1の時にAD変換完了信号71を,2の時にAD変換完了信号72を選択し、割込み信号7を出力する。ディジタル信号処理手段9は第一のディジタル電流検出信号iD1,第二のディジタル電流検出信号iD2,位置検出信号S1およびディジタル指令信号C1を入力し、割込み信号7の立ち下がりを受けると、これらを演算処理することにより第一のPWM指令信号P1,第二のPWM指令信号P2,第三のPWM指令信号P3,第四のPWM指令信号P4,第五のPWM指令信号P5,第六のPWM指令信号P6を出力する。また、ディジタル信号処理手段9は電流アンプ、速度アンプ、位置アンプとPWM発生回路とを含んだ回路をディジタル回路、またはDSP,マイコン等を用いたソフトウェアにより構成される。
電力変換手段10は、三相ブリッジ構成の6組のパワー素子と還流ダイオードにより構成され、それぞれに対応した第一,第二,第三,第四,第五,第六のPWM指令信号P1,P2,P3,P4,P5,P6に応じて電動機印加電圧をPWM制御する。
本発明が従来技術と異なる部分は、タイミング生成回路20とAD変換時間計測カウンタ221とAD変換時間保持部231とAD変換データセレクタ241とAD変換完了信号セレクタ251を備え、AD変換データ生成部が複数チャネル並列化されたΔΣ型AD変換器181,182,・・・,18mを適用した部分と、
割込み信号を生成する論理回路が比較器22と割込み信号セレクタ19で構成されている部分である。
FIG. 3 is a system configuration diagram of a digital servo control device using a current detector showing a second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the electric motor 11 will be described below using a three-phase electric motor as an example.
First, the current detection means 13 detects two currents of the three phases supplied to the three-phase motor 11 in an analog manner, and outputs a first current detection signal iA1 and a second current detection signal iA2.
The first
The position detection means 12 detects the relative position between the rotor and the stator of the electric motor 11 and outputs a position detection signal S1.
The power conversion means 10 is composed of six sets of power elements and freewheeling diodes in a three-phase bridge configuration, and the first, second, third, fourth, fifth and sixth PWM command signals P1, The motor applied voltage is PWM controlled according to P2, P3, P4, P5 and P6.
The present invention is different from the prior art in that it includes a
A logic circuit that generates an interrupt signal is a part constituted by a
次に本発明の動作について説明する。
図4は第二実施例における動作を示すタイミング図である。
図4において、第一のΔΣ型AD変換器511と第二のΔΣ型AD変換器512は、AD変換データ生成部181,182,183,184を4チャネル並列化した場合を例にとって以下説明を行う。
AD変換スタート信号121の立ち上がりでΔΣ型AD変換器511における1チャネル目のAD変換が開始する。同様にAD変換スタート信号121から一定の時間差をもってAD変換スタート信号122,・・・,124が発生し、2チャネル目,・・・,4チャネル目のAD変換が順次開始する。予めAD変換時間を予測して周期を設定しておき、設定値に従いチャネルを切り換えることによって1チャネル目のAD変換が完了した時、チャネル選択信号91は1チャネル目を選択し、AD変換データ161はAD変換データ61へAD変換完了信号171はAD変換完了信号71へ出力される。
同様に2チャネル目,・・・,4チャネル目のAD変換が完了した時、チャネル選択信号91は2チャネル目,・・・,4チャネル目を選択しており、AD変換データ162,・・・,164はAD変換データ61へAD変換完了信号172,・・・,174はAD変換完了信号71へ出力される。また、AD変換時間81はAD変換完了信号171の立ち上がりで保持される。
Next, the operation of the present invention will be described.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation in the second embodiment.
In FIG. 4, the first ΔΣ
At the rising edge of the AD conversion start
Similarly, when the AD conversion of the second channel,..., The fourth channel is completed, the channel selection signal 91 selects the second channel,..., The fourth channel, and the
同様に、ΔΣ型AD変換器512よりAD変換データ62およびAD変換完了信号72およびAD変換時間82が出力される。ここで、ΔΣ型AD変換器511,512は製造バラツキによりAD変換時間にかなりの差を生じるが、割込み選択信号8により遅い方のAD変換完了信号が割込み信号7として選択されるので、両方のAD変換が完了したときにディジタル信号処理手段9に割込みをかけ、ディジタル電流検出信号iD1,iD2を読み込むことができる。
第一のPWM指令信号P1は、PWMキャリア毎に生成されるPWM信号であり、電流は第一の電流検出信号iA1である。
ΔΣ型AD変換器511は、上記PWMキャリアの周期にADデータ生成部のチャネル数を掛けた期間に、iA1をディジタル化したディジタル信号を複数回サンプリングする。この図4では、例としてPWMキャリアの周期の4倍の期間に16回のサンプリングを行う場合について示している。
すなわち、iA1のディジタル化したディジタル信号を16回サンプリングし、その16回のサンプリングの平均値を平均化回路151が求め、これをディジタル電流検出信号iD1としている。
Similarly, the
The first PWM command signal P1 is a PWM signal generated for each PWM carrier, and the current is the first current detection signal iA1.
The
That is, the digitized digital signal of iA1 is sampled 16 times, and the averaging
このように、AD変換データ生成部を4チャネル並列化した構成となっているので、サンプリング回数を4倍に増やすことでき、電流検出精度を向上させることができる。
As described above, since the AD conversion data generation unit is configured in parallel with four channels, the number of samplings can be increased four times, and the current detection accuracy can be improved.
1,9,21 ディジタル信号処理手段
2,7 割込み信号
3 ANDゲート
4,121,122,・・・,12m AD変換スタート信号
5,51,52,511,512,513 ΔΣ型AD変換器
8 割込み選択信号
10 電力変換手段
11 電動機
12 位置検出手段
13 電流検出手段
19 割込み信号セレクタ
20 タイミング生成回路
22 比較器
23 トリガ信号
41 ΔΣ変調器
61,62,・・・,6n,161,162,・・・,16m AD変換データ
71,72,・・・,7n AD変換完了信号
81,82,・・・,8n AD変換時間
91 チャネル選択信号
101,102,・・・,10n アナログ信号
141 ディジタルフィルタ
151 平均化回路
171,172,・・・,17m,301,302,・・・,30n AD変換完了信号
181,182,・・・,18m AD変換データ生成部
201,202,・・・,20n AD変換器
221 AD変換時間計測カウンタ
231 AD変換時間保持部
241 AD変換データセレクタ
251 AD変換完了信号セレクタ
401 減算回路
411 積分回路
421 クロック
431 比較回路
1, 9, 21 Digital signal processing means 2, 7 Interrupt
Claims (5)
前記ΔΣ型AD変換器は、
ΔΣ変調器の出力側に並列に接続される複数のAD変換データ生成部と、
前記AD変換スタート信号を複数の前記AD変換データ生成部に対して時間差をもって出力するとともに、複数の前記AD変換データ生成部のうちいずれか1つを順次指し示すチャネル選択信号を出力するタイミング生成回路と、
前記チャネル選択信号が指し示す前記AD変換データ生成部によって生成された前記AD変換データを選択して前記ディジタル信号処理手段へ出力するAD変換データセレクタと、
前記チャネル選択信号が指し示す前記AD変換データ生成部によって出力された前記AD変換完了信号を選択して前記論理回路へ出力するAD変換完了信号セレクタと、
前記タイミング生成回路によって所定のAD変換データ生成部へ出力された前記AD変換スタート信号の受け付けから、当該AD変換データ生成部から出力された前記AD変換完了信号の受け付けまでの時間であるAD変換時間を保持するAD変換時間保持部と
を備え、
前記論理回路は、
複数の前記ΔΣ型AD変換器の前記AD変換時間保持部がそれぞれ保持する前記AD変換時間を比較することによって前記AD変換時間が最も長い前記ΔΣ型AD変換器を選択する比較器と、
前記比較器によって選択された前記ΔΣ型AD変換器に対応する前記AD変換完了信号を前記割込み信号として選択する割込み信号セレクタと
を備えることを特徴とするAD変換装置。 When an analog signal is inputted, the AD conversion starts when accepting the AD conversion start signal, terminates Then a plurality of ΔΣ-type AD converter output the AD conversion completion signal, the ΔΣ-type AD converter of the multiple AD conversion a logic circuit for generating the AD conversion complete signal or al No. one interrupt signals outputted respectively from the vessel, the AD conversion data of the interrupt by Rifuku number of the reception of the signal the ΔΣ-type AD converter is generated in AD converter that includes a digital signal processing hand stage for performing write Nde processing read data,
The ΔΣ AD converter is
A plurality of AD conversion data generation unit that will be connected in parallel to the output side of the ΔΣ modulator,
Outputs with a time difference of the AD conversion start signal to the plurality of AD conversion data generation unit, a timing generation circuits for outputting sequentially indicate channel selection signal any one of a plurality of the AD conversion data generation unit And
And the AD conversion data selector to be outputted to the digital signal processing unit selects the AD conversion data generated by the AD conversion data generation unit, wherein the channel selection signal is indicated,
AD conversion completion signal selector to be output to the logic circuit selects the AD conversion completion signal outputted by the AD conversion data generation unit, wherein the channel selection signal is indicated,
An AD conversion time which is a time from reception of the AD conversion start signal output to the predetermined AD conversion data generation unit by the timing generation circuit until reception of the AD conversion completion signal output from the AD conversion data generation unit An AD conversion time holding unit for holding
Said logic circuit,
A comparator for the AD conversion time selects the longest the ΔΣ-type AD converter by the AD conversion time holding unit of the ΔΣ-type AD converter of multiple compares between the time the AD conversion for holding respectively,
And the interrupt signal selector for selecting the AD conversion completion signal corresponding to the ΔΣ-type AD converter which is selected by said comparator as said interrupt signal
AD converter, characterized in that it comprises a.
前記ΔΣ型変調器の出力を複数回サンプリングするディジタルフィルタと、
前記ディジタルフィルタから出力される複数のサンプリングデータの平均値を出力する平均化回路と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のAD変換装置。 The AD conversion data generation unit,
A digital filter for a plurality of times sampling the output of the previous SL ΔΣ modulator,
An averaging circuit for outputting an average value of a plurality of sampling data output from the digital filter;
AD converter according to claim 1, characterized in that it comprises a.
前記アナログ信号と前記ΔΣ変調器の出力との減算を行う減算回路と、
前記減算回路による減算結果を積分する積分回路と、
前記積分回路による積分結果と基準レベルとを比較し、クロックに同期して符号パルスを出力する比較回路と
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のAD変換装置。 The ΔΣ modulator is
A subtraction circuitry for performing a subtraction between the output of the ΔΣ modulator and the analog signal,
A path integration times for integrating the subtraction result by the subtraction circuit,
Comparing with the reference-level integration result by the integrating circuit, a comparison circuitry for outputting a code pulse in synchronism with the clock
AD converter according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a.
前記電動機に供給される電流をアナログ的に検出して電流検出信号を出力する電流検出手段と、
前記電流検出信号をディジタル化してディジタル電流検出信号を出力する請求項1、2または3に記載のAD変換装置と
を備えることを特徴とする電流検出器。 A digital signal processing hand stage for performing arithmetic processing based on the detection current signal and the digital command signal which detects the current supplied to the motor, applied electric motor based on the operation result of the digital signal processing means a current detector in the digital servo control device and a power conversion means to the PWM control voltage,
A current detecting means to output a current detection signal current supplied prior Symbol motor by analog detectable,
An AD converter according to claim 1, 2 or 3 outputs the digital current detection signal and digitizes the current detection signal
Current detector, characterized in that it comprises a.
前記電流検出器は、
請求項4に記載の電流検出器であることを特徴とするディジタルサーボ制御装置。 An electric motor, a position detecting means for detecting the relative position between the rotor and the stator of the motor, a current detector for detecting a current supplied to the electric motor, and the detected current signal and the digital command signal in digital servo control device including a digital signal processing hand stage for performing arithmetic processing have based, and a power conversion means to PWM control the motor applied voltage based on the operation result of the digital signal processing means,
The current detector is
5. A digital servo control device , comprising the current detector according to claim 4 .
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