JP5428796B2 - モータ駆動制御装置 - Google Patents
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Description
まず、図14は装置の全体構成を示す図である。モータ1は無整流子型の3相モータであり、互いに120度の位相差をもつ、U相、V相、W相の3相で構成され、3相のコイルはY字結線され、U相、V相、W相の各コイル端子でブリッジ回路2に接続されている。
区間(a):上側アームのスイッチング素子がON状態の相はない
区間(b):U相の上側アームのスイッチング素子がON状態である
区間(c):U相およびV相の上側アームのスイッチング素子がON状態である
区間(d):3相全ての上側アームがON状態である
区間(a):DCリンク電流igは零である
区間(b):DCリンク電流igはiuである
区間(c):DCリンク電流igはiuとivの合計である
区間(d):DCリンク電流igは、零である
なお、区間(d)の場合は、上側アームのスイッチング素子は全てON状態であり、電流はブリッジ回路とコイル内で還流するため、DCリンク電流は零になるのである。
また、検出したDCリンク電流に含まれる相電流成分は1相または2相であり、スイッチング素子のON/OFF状態(ゲート信号の状態)に応じて、DCリンク電流の値から相電流を算出する処理を選択する必要があるため、回路や処理が複雑になるという問題がある。
以下、本例におけるモータ駆動制御装置について、図1を用いて説明する。ただし、従来技術の説明と重複する部分は、共通の符号を付すにとどめ、その説明は、上記背景技術の項での説明に譲り、省略する。モータ1、ブリッジ回路2、直流電源31、接地GND32などは、図14から図16に関連して説明した通りである。なお、この例1は、請求項1から請求項7に係る構成に対応するものである。
以下、零相に対する変調手段63の処理について、W相が零相の場合を例として説明する。前記補正量dVが0のときは、PWM信号Wonはパルスを一切出力しない。一方で、前記補正量dVが非零のときは、補正量dVをパルス幅変調した信号をPWM信号Wonとして出力する。このとき、PWM信号Wonのパルス幅tzと補正量dVの関係は数6で示される。ただし、1キャリア周期内におけるパルス発生タイミングは、後述するDCリンク電流検出における電流サンプリングのタイミングに重複しないよう設定する。
再び、図1を用いた本例の装置の説明に戻る。
ゲート駆動手段7は、PWM信号Uon、Von、Wonに対して、各相毎にブリッジ回路2の上側アーム21と下側アーム22のスイッチング素子を駆動するゲート信号を生成する。
次に別の例に係るモータ駆動制御装置について、図12を用いて説明する。ただし、従来技術および例1と共通する説明は省略する。この例2は、請求項8,9に係る構成に対応するものである。
エンコーダ16は、モータ1の回転軸に接続されたロータリーエンコーダであり、回転子角度の変化に応じてパルス状のエンコーダ信号Encを出力する。また、回転子1周当たりに出力する信号周期数は、ホールIC15のホール信号hgより多いとする。
2 ブリッジ回路
4 DC電流検出手段
5 相電流検出手段
6 PWM手段
7 ゲート駆動手段
8 制御演算手段
9 2相変調器
10 駆動検出手段
15 ホールIC
16 エンコーダ
17 角度検出器
21 上側アーム
22 下側アーム
25 スイッチング素子
26 ダイオード
31 直流電源
32 GND
41 電流検出回路
42 データ取得部
45 シャント抵抗
46 LPF
47 アンプ
61 電圧指令制限手段
62 電圧補正手段
63 変調手段
81 目標周波数発生器
82 周波数比較器
83 目標電流生成器
85 3軸2軸座標変換器
86 q軸電流制御器
87 d軸電流制御器
88 2軸3軸座標変換器
Claims (9)
- 直流電源のプラス側またはマイナス側に接続された複数のスイッチング素子とダイオードで構成され、前記スイッチング素子のオン・オフ動作によって、複数相のコイルを持つモータに駆動電流を供給するブリッジ回路と;
所定のタイミングで値が更新される複数相の電圧指令信号をキャリア信号によりパルス幅変調して、複数相のPWM信号を生成するPWM手段と;
前記PWM信号に基づいて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動するゲート信号を生成するゲート駆動手段と;
前記直流電源とブリッジ回路間を流れるDCリンク電流値を検出するDC電流検出手段と;
前記電圧指令信号の値更新タイミングの前および後において前記DC電流検出手段が検出する前記DCリンク電流値と、前記PWM信号またはゲート信号とに基づいて、前記モータの複数相のコイルを流れる相電流値を検出する相電流検出手段と;
を備え、前記PWM手段は、
少なくとも1相のPWM信号のパルス幅が、前記電圧指令信号の値の増加に応じて、前記電圧指令信号の値更新周期の前端を基準として後端方向へ増加し、この後端方向にパルス幅の増加したPWM信号とは別の少なくとも1相のPWM信号のパルス幅が、前記電圧指令信号の値の増加に応じて、前記電圧指令信号の値更新周期の後端を基準として前端方向へ増加するよう、
前記PWM信号を生成する、
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。 - 前記モータは3相モータであり、前記電圧指令信号は2相変調された信号であることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記PWM手段は、前記電圧指令信号をパルス幅変調して得られる信号のパルス幅を拡大して、少なくとも2相のパルス幅を所定の最低値以上に制限するパルス幅制限手段を備えることを特徴とする請求項1か請求項2に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記PWM手段は、前記パルス幅制限手段によるパルス幅の拡大に対して、拡大分の電圧ベクトルが零もしくは略零となるように、他相のパルス幅を補正する電圧補正手段を備えることを特徴とする請求項3に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記DC電流検出手段は、高域遮断フィルタおよび高域遮断フィルタの出力値を検出するデータ取得部を備えることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記データ取得部は、前記高域遮断フィルタの出力信号をA/D変換するA/D変換手段であることを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記DC電流検出手段が前記電圧指令信号の値更新タイミングの前および後に実行するDCリンク電流の検出において、2回の電流検出間の間隔は、前記データ取得部が値の取得開始から検出した結果を出力するまでに要する時間以上であることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記検出した相電流値に基づいて前記モータを駆動するための電圧指令値を算出し、算出した前記電圧指令値を前記所定の値更新タイミングにおいて前記電圧指令信号に反映して出力する制御演算手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記制御演算手段は、前記相電流値に基づいて電流ベクトル演算を実行して、前記モータをベクトル制御駆動するための前記電圧指令値を算出することを特徴とする請求項8に記載のモータ駆動制御装置。
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