JP5472285B2 - アクチュエータ制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置100の回路図である。図1において、モータ制御装置100は、ブラシレスDCモータ50をインバータ40によって回転制御する、アクチュエータ制御装置である。ブラシレスDCモータ50は、ヒートポンプ式空気調和機の室内ユニットに搭載される室内ファン15の駆動用として利用される。
モータ制御装置100は、図1に示すように、商用電源91、整流部17及び平滑コンデンサ19により直流電源として構成された電源供給部と、マイクロコンピュータ10と回転数制御回路20と、ゲート駆動回路26と、中間制御部30と、インバータ40とを備えている。これらは、例えば1枚のプリント基板上に実装される。
整流部17は、4つのダイオードD1a,D1b,D2a,D2bによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードD1aとD1b、D2aとD2bは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードD1a,D2aの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ19のプラス側端子に接続されており、整流部17の正側出力端子として機能する。ダイオードD1b,D2bの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ19のマイナス側端子に接続されており、整流部17の負側出力端子として機能する。
平滑コンデンサ19は、一端が整流部17の正側出力端子に接続され、他端が整流部17の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ19は、整流部17によって整流された電圧を平滑する。
インバータ40は、平滑コンデンサ19の出力側に接続される。図1において、インバータ40は、複数のIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという)Q3a,Q3b,Q4a,Q4b,Q5a,Q5b及び複数の還流用ダイオードD3a,D3b,D4a,D4b,D5a,D5bを含む。
ゲート駆動回路26は、回転数制御回路20からの指令Vpwmに基づき、インバータ40の各トランジスタQ3a〜Q5bのオン及びオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動回路26は、回転数制御回路20によって決定されたデューティを有するパルス状の駆動電圧SU,SV,SWがインバータ40からブラシレスDCモータ50に出力されるように、各トランジスタQ3a〜Q5bのゲートに印加するゲート制御電圧Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzを生成する。生成されたゲート制御電圧Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gzは、それぞれのトランジスタQ3a〜Q5bのゲート端子に印加される。
マイクロコンピュータ10は、回転数制御回路20と接続されている。また、マイクロコンピュータ10は、例えば、ヒートポンプ式空気調和機を統括して制御する図示しないシステム制御部とも接続されており、各機器における異常の有無に応じて、ブラシレスDCモータ50の駆動を制御する。それゆえ、マイクロコンピュータ10は、上位制御部として機能する。なお、このマイクロコンピュータ10には、インバータ40とは別の電源が、ブラシレスDCモータ50の駆動状態に関係なく常に供給される。
下位制御部である回転数制御回路20は、マイクロコンピュータ10及びゲート駆動回路26と接続されている。回転数制御回路20は、マイクロコンピュータ10から中間制御部30を介して送られてきた回転数指令を含む運転指令Vfgに基づいて、ブラシレスDCモータ50を駆動させる回路である。
中間制御部30は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数を上位目標値tg1に追従させるものである。中間制御部30は、回転数演算部301と調整部302を含む。回転数演算部301は、フィードバック要素であり、ロータ位置検知センサ54によって検知されたロータ位置を用いて、現時点でのブラシレスDCモータ50の回転数を演算する。調整部302は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数を上位目標値tg1に合わせるために、指令入力要素21に入力される前に、上位目標値tg1を増減させる。この増減後の値、すなわち擬似上位目標値tg1sが指令入力要素21に入力される。このように、中間制御部30は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数をフィードバックするための閉ループを構成している。
(3−1)
モータ制御装置100では、マイクロコンピュータ10がブラシレスDCモータ50の上位目標回転数を設定する。回転数制御回路20の指令入力要素21は、中間制御部30を介して上位目標回転数の入力を受け、上位目標回転数とは値の異なる下位目標回転数を出力する。アクチュエータ制御要素22は、下位目標回転数の入力を受けてPI制御によってブラシレスDCモータ50を制御する。追従要素23は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数を下位目標回転数に追従させる。中間制御部30は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数を上位目標回転数に追従させる。その際、中間制御部30がブラシレスDCモータ50の実際の回転数を上位目標回転数に合わせるために、指令入力要素21に入力する前に、上位目標回転数を増減させた擬似上位目標回転数を作成し、それを指令入力要素21に入力する。その結果、このモータ制御装置100では、マイクロコンピュータ10が要求するブラシレスDCモータ50の目標回転数と実際の回転数との差が小さくなる。
モータ制御装置100では、中間制御部30によるブラシレスDCモータ50の実際の回転数の上位目標回転数への追従速度は、追従要素23によるブラシレスDCモータ50の実際の回転数の下位目標回転数への追従速度よりも遅く設定されている。つまり、先の制御の結果を待って上位目標回転数に追従させる構成となっているので、ハンチング(回転速度が上下に変動して振動を引き起こす現象)を防止することができる。
モータ制御装置100では、回転数制御回路20は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数をフィードバックするための閉ループを有している。さらに、中間制御部30は、ブラシレスDCモータ50の実際の回転数をフィードバックするための閉ループを構成している。この時、回転数制御回路20と中間制御部30へ入力される値は、同じ因子すなわち実際の回転数である。
(4−1)第1変形例
上記実施形態では、図2に示すように追従要素23及び中間制御部30それぞれがフィードバック要素を含んでいるが、これに限定されるものではない。以下、図4を参照しながら説明する。
回転数制御回路20における指令入力要素21、アクチュエータ制御要素22及び追従要素23は、1つのパッケージ内にモジュール化されてもよい。これによって、回転数制御回路20の小型化および低コスト化を図ることができる。
中間制御部30が、上位制御部であるマイクロコンピュータ10に含まれてもよい。これによって、例えば、マイクロコンピュータ10、回転数制御回路20、ゲート駆動回路26、中間制御部30、及びインバータ40が1枚のプリント基板上に実装されているような場合、中間制御部30がマイクロコンピュータ10に含まれ、ソフトで中間制御部30を実現することによって、プリント基板上に占める実装品全体の占有面積が減少するので、プリント基板の小型化を図ることができる。
20 回転数制御回路(下部制御部)
21 指令入力要素
22 アクチュエータ制御要素
23 追従要素
30 中間制御部
100 モータ制御装置(アクチュエータ制御装置)
Claims (4)
- アクチュエータの駆動に関する所定制御因子の上位目標値(tg1)を設定する上位制御部(10)と、
前記上位目標値の入力を受けて該目標値とは値の異なる前記所定制御因子の下位目標値(tg2)を出力する指令入力要素(21)と、前記下位目標値の入力を受けて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御要素(22)と、前記アクチュエータにおける前記所定制御因子の実際の値を前記下位目標値に追従させる追従要素(23)と、を有する下位制御部(20)と、
前記アクチュエータにおける前記所定制御因子の実際の値を前記上位目標値に追従させる中間制御部(30)と、
を備え、
前記上位目標値は、前記中間制御部を介して前記下位制御部の前記指令入力要素に入力され、
前記中間制御部(30)は、前記所定制御因子の実際の値を前記上位目標値に合わせるために、前記指令入力要素(21)に入力される前記上位目標値を増減させ、
前記追従要素(23)に入力される値と前記中間制御部(30)に入力される値は、同じ因子であり、
前記追従要素(23)及び前記中間制御部(30)は、それぞれ前記所定制御因子の実際の値をフィードバックするための閉ループを構成し、
前記中間制御部(30)による前記所定制御因子の実際の値の前記上位目標値への追従速度は、前記追従要素(23)による前記所定制御因子の実際の値の前記下位目標値への追従速度よりも遅い、
アクチュエータ制御装置(100)。 - 前記下位制御部(20)における前記指令入力要素(21)、前記アクチュエータ制御要素(22)及び前記追従要素(23)は、1つのパッケージ内にモジュール化されている、
請求項1に記載のアクチュエータ制御装置(100)。 - 前記中間制御部(30)は、前記上位制御部(10)に含まれている、
請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載のアクチュエータ制御装置(100)。 - 前記アクチュエータは、モータであって、
前記所定制御因子は、前記モータの回転数である、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアクチュエータ制御装置(100)。
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