JP5502001B2 - Motor drive current amplifier, motor drive apparatus, drive method thereof, and motor drive system - Google Patents

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Description

本発明は、モータを駆動するモータ駆動電流アンプとモータ駆動装置とその駆動方法とモータ駆動システムとに関し、特に異なる複数種類のモータに対応可能なPWM方式のモータ駆動電流アンプ等に関する。   The present invention relates to a motor driving current amplifier, a motor driving apparatus, a driving method thereof, and a motor driving system for driving a motor, and more particularly to a PWM motor driving current amplifier capable of handling a plurality of different types of motors.

従来、モータ駆動ICでは、モータの数に応じてブリッジの数を決定しているので、使用するモータの数が変更されると、既に利用されていたモータ駆動ICを適用することが難しく、ICの汎用性に乏しいという問題があることが知られている。   Conventionally, in a motor drive IC, the number of bridges is determined according to the number of motors. Therefore, when the number of motors to be used is changed, it is difficult to apply a motor drive IC that has already been used. It is known that there is a problem of lack of versatility.

このような問題に対応して、小型でかつ汎用性の高い構成を有し、複数のモータを駆動可能なモータ駆動装置を提供することを目的とし、同一の装置内に、1チャンネル分のドライバ回路と、1チャンネル分の第1プリドライバ及び0.5チャンネル分の第2プリドライバとを設け、更に、選択信号の組み合わせに応じて、第1及び第2プリドライバを選択的に動作させるロジック回路を設けるモータ駆動装置が、例えば下記特許文献1に開示されている。   In response to such problems, the purpose is to provide a motor drive device that has a small and highly versatile configuration and can drive a plurality of motors. A circuit, a first pre-driver for one channel, and a second pre-driver for 0.5 channel, and a logic for selectively operating the first and second pre-drivers according to a combination of selection signals A motor driving device provided with a circuit is disclosed in, for example, Patent Document 1 below.

このモータ駆動装置によれば、ロジック回路は、組み合わせ信号として供給される選択信号に応じて、第1及び第2プリドライバを選択的に動作させることができるので、駆動するモータ数が変更された場合には、モータ駆動装置を複数組み合わせたり、更に装置に外付けのドライバ部を付加したりすることにより、モータ駆動装置の構造自体に変更を加えることなく対応でき、モータ駆動装置の適用範囲が広いという効果を有すると記載されている。   According to this motor driving device, the logic circuit can selectively operate the first and second pre-drivers according to the selection signal supplied as the combination signal, so that the number of motors to be driven is changed. In this case, by combining a plurality of motor drive devices, or by adding an external driver unit to the device, it is possible to respond without changing the structure of the motor drive device itself. It is described as having the effect of being wide.

また、煩雑な設定操作を不要とし、低コスト化、省スペース化を図ることを目的として、種類は同じであるが設定が互いに異なる複数のモータ(複数の同期モータ、誘導モータ等)を選択して駆動することが可能なモータ駆動装置を実現しようとする提案されている。   Also, select multiple motors (synchronous motors, induction motors, etc.) of the same type but different settings for the purpose of eliminating complicated setting operations and reducing cost and space. It has been proposed to realize a motor drive device that can be driven by the motor.

この提案によれば、同一種で制御条件が互いに異なる複数のモータの制御が可能な制御装置と、この制御装置にどのモータを如何なる定数設定をして制御するかの指示を与える指示手段とを設け、この指示手段からの指示により複数のモータのいずれか一つを選択的に制御可能となる。   According to this proposal, a control device capable of controlling a plurality of motors of the same type and having different control conditions, and an instruction means for giving an instruction as to what constant setting and control of the motor to the control device are provided. It is possible to selectively control any one of the plurality of motors according to an instruction from the instruction means.

また、指示手段は、スイッチまたはパソコンまたはローダであってもよく、制御装置とは専用線を介して接続されることが開示されている。また、1台の装置で複数の同期モータを選択的に制御可能としたので、装置が簡素化されてコストが低減されるとともに、装置が小型化されて省スペースとなる利点が得られることが、例えば下記特許文献2に開示されている。   Further, it is disclosed that the instruction unit may be a switch, a personal computer, or a loader, and is connected to the control device via a dedicated line. In addition, since a plurality of synchronous motors can be selectively controlled by a single device, the device can be simplified and the cost can be reduced, and the device can be reduced in size and saved in space. For example, it is disclosed in Patent Document 2 below.

特開平08−080091号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-080091 特開2001−190094号公報JP 2001-190094 A

駆動対象となるモータの種類が異なれば、モータの特性も各々異なることとなるので、特定のモータの特性に整合させて設計されたモータを駆動するモータ駆動電流アンプやモータ駆動装置やその駆動方法は、他のモータには適用できなかった。   Since the characteristics of the motor differ if the type of the motor to be driven is different, the motor drive current amplifier, the motor drive apparatus, and the drive method for driving the motor designed to match the characteristics of the specific motor Could not be applied to other motors.

このため、モータを駆動するモータ駆動電流アンプ等は、従来、モータとのセット物として構成されており、モータのみを他のモータに変更して利用可能な汎用性のあるモータ駆動電流アンプ等は知られていない。   For this reason, motor drive current amplifiers and the like for driving motors are conventionally configured as a set with a motor, and general-purpose motor drive current amplifiers and the like that can be used by changing only the motor to another motor are available. unknown.

また、特定のモータの特性に整合するよう設計されたモータ駆動電流アンプを、これに整合しないモータの駆動に用いた場合には、帯域の悪化や発振等の障害が発生することが懸念され、典型的には故障して動作不能となる畏れもある。   In addition, if a motor drive current amplifier designed to match the characteristics of a specific motor is used to drive a motor that does not match this, there is a concern that problems such as deterioration in bandwidth and oscillation may occur, There is also a risk that it will typically fail and become inoperable.

本発明は上述の問題点に鑑み為されたものであり、特性の異なる複数の種類のモータに対しても、信頼性高く良好に適用可能であり安定してモータを駆動できる、モータ駆動電流アンプとモータ駆動装置とその駆動方法とモータ駆動システムとを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a motor driving current amplifier that can be applied to a plurality of types of motors having different characteristics with high reliability and can be stably driven. It is an object of the present invention to provide a motor driving device, a driving method thereof, and a motor driving system.

本発明のモータ駆動電流アンプは、駆動対象となるモータへの出力電流リップルを検出する出力電流リップル検出部と、出力電流リップル検出部が検出した出力電流リップルに対応して、モータへの出力電流を制御する制御特性を変更するPID制御部と、を備えることを特徴とする。   The motor drive current amplifier of the present invention includes an output current ripple detector that detects an output current ripple to a motor to be driven, and an output current to the motor corresponding to the output current ripple detected by the output current ripple detector. And a PID control unit that changes control characteristics for controlling.

また、本発明のモータ駆動電流アンプは、好ましくはPID制御部から出力信号が入力されて、PWM制御を遂行するPWM制御部を備えることを特徴とする。   In addition, the motor drive current amplifier of the present invention preferably includes a PWM control unit that receives an output signal from the PID control unit and performs PWM control.

また、本発明のモータ駆動電流アンプは、さらに好ましくはPWM制御部から出力されるPWM信号に対応してスイッチング素子のオン・オフが制御されるフルブリッジ回路を備えることを特徴とする。   The motor drive current amplifier according to the present invention is more preferably characterized by including a full bridge circuit in which on / off of the switching element is controlled in response to a PWM signal output from the PWM control unit.

また、本発明のモータ駆動電流アンプは、さらに好ましくはPID制御部の変更される制御特性が、抵抗値であることを特徴とする。   In the motor drive current amplifier of the present invention, more preferably, the control characteristic to be changed by the PID control unit is a resistance value.

また、本発明のモータ駆動電流アンプは、さらに好ましくは駆動対象となるモータを他のモータに変更した場合に、PID制御部の制御特性を変更することを特徴とする。   The motor drive current amplifier of the present invention is more preferably characterized in that the control characteristic of the PID control unit is changed when the motor to be driven is changed to another motor.

また、本発明のモータ駆動電流アンプは、さらに好ましくは駆動対象となるモータを駆動している間、出力電流リップル検出部は、常に出力電流リップルを検出するとともに、PID制御部は、検出された出力電流リップルに対応して、モータへの出力電流を制御する制御特性を変更することを特徴とする。   In the motor drive current amplifier of the present invention, more preferably, the output current ripple detection unit always detects the output current ripple and the PID control unit is detected while driving the motor to be driven. The control characteristic for controlling the output current to the motor is changed corresponding to the output current ripple.

また、本発明のモータ駆動装置は、駆動対象となるモータへの出力電流リップルを検出する出力電流リップル検出部と、出力電流リップル検出部が検出した出力電流リップルに対応して、モータへの出力電流を制御する制御特性を変更するPID制御部と、PID制御部から出力信号が入力されて、PWM制御を遂行するPWM制御部と、PWM制御部から出力されるPWM信号に対応してスイッチング素子のオン・オフが制御されるフルブリッジ回路とを備えることを特徴とする。   In addition, the motor drive device of the present invention includes an output current ripple detector that detects an output current ripple to the motor to be driven, and an output to the motor corresponding to the output current ripple detected by the output current ripple detector. A PID control unit that changes control characteristics for controlling current, a PWM control unit that performs PWM control when an output signal is input from the PID control unit, and a switching element that corresponds to the PWM signal output from the PWM control unit And a full bridge circuit that is controlled to be turned on and off.

また、本発明のモータ駆動装置は、好ましくはPID制御部の変更される制御特性が、抵抗値であることを特徴とする。   In the motor drive device of the present invention, it is preferable that the control characteristic changed by the PID control unit is a resistance value.

また、本発明のモータ駆動装置は、さらに好ましくは駆動対象となるモータを他のモータに変更した場合に、PID制御部の制御特性を変更することを特徴とする。   The motor drive device of the present invention is more preferably characterized in that the control characteristic of the PID control unit is changed when the motor to be driven is changed to another motor.

また、本発明のモータ駆動装置は、さらに好ましくは駆動対象となるモータを駆動している間、出力電流リップル検出部は、常に出力電流リップルを検出するとともに、PID制御部は、検出された出力電流リップルに対応して、モータへの出力電流を制御する制御特性を変更することを特徴とする。   In the motor drive device of the present invention, more preferably, while driving the motor to be driven, the output current ripple detection unit always detects the output current ripple, and the PID control unit detects the detected output. The control characteristic for controlling the output current to the motor is changed corresponding to the current ripple.

また、本発明のモータ駆動電流アンプの駆動方法は、上述のいずれかに記載のモータ駆動電流アンプの駆動方法において、出力電流リップル検出部が、モータを駆動するための出力電流の出力電流リップルを検出する工程と、PID制御部が、検出した出力電流リップルに対応して、モータへの出力電流を制御する制御特性を変更する工程と、を有することを特徴とする。   Further, the driving method of the motor driving current amplifier according to the present invention is the driving method of the motor driving current amplifier according to any one of the above, wherein the output current ripple detecting unit detects the output current ripple of the output current for driving the motor. The detecting step and the PID control unit have a step of changing a control characteristic for controlling the output current to the motor in response to the detected output current ripple.

また、本発明のモータ駆動装置の駆動方法は、上述のいずれかに記載のモータ駆動装置の駆動方法において、出力電流リップル検出部が、モータを駆動するための出力電流の出力電流リップルを検出する工程と、PID制御部が、検出した出力電流リップルに対応して、モータへの出力電流を制御する制御特性を変更する工程と、PWM制御部が、制御特性が変更されたPID制御部からの出力に基づいてPWM信号を生成する工程と、PWM制御部から出力されるPWM信号に対応してフルブリッジ回路のスイッチング素子のオン・オフを制御する工程とを有することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a driving method for a motor driving device, wherein the output current ripple detector detects an output current ripple of an output current for driving the motor. A step, a step in which the PID control unit changes the control characteristic for controlling the output current to the motor in response to the detected output current ripple, and a PWM control unit from the PID control unit in which the control characteristic is changed The method includes a step of generating a PWM signal based on the output, and a step of controlling on / off of the switching elements of the full bridge circuit corresponding to the PWM signal output from the PWM control unit.

また、本発明のモータ駆動システムは、上述のいずれかに記載のモータ駆動電流アンプと、モータ駆動電流アンプと並列に接続されていずれか一つが選択的に駆動される複数のモータとを備えることを特徴とする。   The motor drive system according to the present invention includes any one of the motor drive current amplifiers described above, and a plurality of motors that are connected in parallel with the motor drive current amplifier and any one of which is selectively driven. It is characterized by.

特性の異なる複数の種類のモータに対しても、信頼性高く良好に適用可能であり安定してモータを駆動できる、モータ駆動電流アンプとモータ駆動装置とその駆動方法とモータ駆動システムとを提供できる。   It is possible to provide a motor driving current amplifier, a motor driving device, a driving method thereof, and a motor driving system that can be applied to a plurality of types of motors having different characteristics with high reliability and can be driven stably. .

実施形態のモータ駆動電流アンプの構成概要を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the composition outline of the motor drive current amplifier of an embodiment. モータ駆動電流アンプの特性切替え部について具体的構成を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining a concrete structure about the characteristic switching part of a motor drive current amplifier. リップル電流値検出部で検出したリップル振幅の大きさと、可変抵抗の値と、の相対的な関係を説明する図である。It is a figure explaining the relative relationship between the magnitude | size of the ripple amplitude detected by the ripple current value detection part, and the value of a variable resistance. モータ駆動電流アンプの指令値入力に対する出力電流の反応の関係を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the relationship of the response of the output current with respect to the command value input of a motor drive current amplifier. モータ駆動電流アンプのリップル電流値検出部が検出するリップル(ΔI)について説明する図である。It is a figure explaining the ripple ((DELTA) I) which the ripple current value detection part of a motor drive current amplifier detects. モータ駆動電流アンプがモータ駆動の特性を変更する方法の一例について説明するフロー図である。It is a flowchart explaining an example of the method in which a motor drive current amplifier changes the characteristic of a motor drive. 三つのモータのうち適宜選択された任意のいずれか一つに対して、その特性に適合した安定した駆動制御を遂行することが可能なディジタル制御のモータ駆動電流アンプシステムの構成概要を説明するブロック図である。Block explaining the outline of the configuration of a digitally controlled motor drive current amplifier system capable of performing stable drive control suitable for any one of the three motors selected as appropriate. FIG. モータ駆動電流アンプシステムの具体的な構成事例を説明する図である。It is a figure explaining the specific structural example of a motor drive current amplifier system. 従来のモータ駆動電流アンプを説明する図である。It is a figure explaining the conventional motor drive current amplifier.

通常、モータの個々の特性に整合させるように個別調整されたモータ駆動電流アンプは、モータの種類や特性が異なれば対応することができず、適切なモータ駆動を為し得ない。   Normally, motor drive current amplifiers individually adjusted so as to match individual characteristics of the motor cannot cope with different types and characteristics of the motor and cannot perform appropriate motor drive.

一般には、特定のモータ駆動電流アンプで適切に駆動することが可能なモータの種類や特性は極めて限定されたものとなる。また、モータ駆動電流アンプの制御特性は、駆動対象となる個々のモータのインダクタンス値(L)に対応するように、それぞれ固定値として設定される。   In general, the types and characteristics of motors that can be appropriately driven by a specific motor drive current amplifier are extremely limited. Further, the control characteristics of the motor drive current amplifier are set as fixed values so as to correspond to the inductance value (L) of each motor to be driven.

一方、本実施形態で以下に説明するモータ駆動電流アンプは、特性の異なる複数のモータに対応することができる。実施形態のモータ駆動電流アンプは、駆動対象となるモータに対する出力電流リップルの大きさを検出することにより、モータ駆動電流アンプ自体の制御定数を、駆動対象モータに整合させて調整・変更する。   On the other hand, the motor drive current amplifier described below in this embodiment can correspond to a plurality of motors having different characteristics. The motor drive current amplifier according to the embodiment adjusts and changes the control constant of the motor drive current amplifier itself to match the drive target motor by detecting the magnitude of the output current ripple for the motor to be driven.

駆動対象となるモータに対する出力電流リップルの大きさは、駆動対象となるモータのインダクタンス値(L)に対応している。このため、出力電流リップルの大きさを検出することにより、駆動対象となるモータのインダクタンス値(L)の特性を間接的に把握することが可能となる。   The magnitude of the output current ripple for the motor to be driven corresponds to the inductance value (L) of the motor to be driven. Therefore, by detecting the magnitude of the output current ripple, it is possible to indirectly grasp the characteristic of the inductance value (L) of the motor to be driven.

具体的には、実施形態のモータ駆動電流アンプは、そのPID制御を担うPID制御部の制御パラメータである比例(P)または積分(I)または微分(D)のいずれか一つ以上について、出力電流リップルの大きさに対応させて、制御パラメータを適切に変更する。これにより、実施形態のモータ駆動電流アンプは、インダクタンス値(L)の異なる二以上のモータに対しても、適切に駆動し得るものとなる。   Specifically, the motor drive current amplifier according to the embodiment outputs at least one of proportional (P), integral (I), and derivative (D), which is a control parameter of a PID control unit responsible for the PID control. Change the control parameters appropriately according to the magnitude of the current ripple. Thereby, the motor drive current amplifier according to the embodiment can appropriately drive even two or more motors having different inductance values (L).

図1は、実施形態のモータ駆動電流アンプ1000の構成概要を説明するブロック図である。図1に示すように、モータ駆動電流アンプ1000は、PWM(Pulse Width Modulation)方式であって、フルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4を適宜オン・オフすることにより、モータ1600を駆動する電流を出力する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of the configuration of a motor drive current amplifier 1000 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the motor drive current amplifier 1000 is a PWM (Pulse Width Modulation) method, and by appropriately turning on / off each switching element Q1, Q2, Q3, Q4 constituting the full bridge circuit, A current for driving the motor 1600 is output.

スイッチング素子Q1,Q4が共にオンである場合にはスイッチング素子Q2,Q3が共にオフとされ、スイッチング素子Q1,Q4が共にオフである場合にはスイッチング素子Q2,Q3が共にオンとされる。また、オンとオフとの切り替え時には、すべてのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4をオフにする、いわゆるデッドタイムを設けて駆動する。   When both switching elements Q1 and Q4 are on, switching elements Q2 and Q3 are both off, and when both switching elements Q1 and Q4 are off, both switching elements Q2 and Q3 are on. Further, at the time of switching between on and off, the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 are all turned off and are driven with a so-called dead time.

図1において、モータ駆動電流アンプ1000は、モータ1600に出力する駆動電流を検出する出力電流検出部1100と、出力電流検出部1100が検出した電流と入力される指令値等とに基づいてPID制御を遂行するPID制御部1200と、を備える。   In FIG. 1, a motor drive current amplifier 1000 includes PID control based on an output current detection unit 1100 that detects a drive current output to a motor 1600, a current detected by the output current detection unit 1100, an input command value, and the like. And a PID control unit 1200 for performing the above.

また、モータ駆動電流アンプ1000は、PID制御部1200からの出力値等に基づいてPWM信号を生成するPWM制御部1300と、PWM制御部1300から出力されたPWM信号に基づいて四つのスイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4を各々オン・オフ制御するスイッチング素子制御回路部1400とを備える。   The motor drive current amplifier 1000 includes a PWM control unit 1300 that generates a PWM signal based on an output value from the PID control unit 1200, and four switching elements Q1 based on the PWM signal output from the PWM control unit 1300. , Q2, Q3, and Q4 are respectively provided with a switching element control circuit unit 1400 that performs on / off control.

また、モータ駆動電流アンプ1000は、出力電流検出部1100が検出した出力電流からリップル電流の大きさを検出するリップル電流値検出部1510を備える。リップル電流値検出部1510の出力は、A/D変換部1520でアナログ/ディジタル変換されて、PID制御部1200の可変抵抗に反映される。   Further, the motor drive current amplifier 1000 includes a ripple current value detection unit 1510 that detects the magnitude of the ripple current from the output current detected by the output current detection unit 1100. The output of the ripple current value detection unit 1510 is analog / digital converted by the A / D conversion unit 1520 and reflected in the variable resistance of the PID control unit 1200.

すなわち、モータ駆動電流アンプ1000は、PID制御部1200の抵抗(P)の少なくとも一部が可変抵抗で構成されており、リップル電流値検出部1510で検出されたリップル電流の大きさに対応してその可変抵抗値を変化させる。また、図1においては、リップル電流値検出部1510と、A/D変換部1520と、可変抵抗とを含めて、PID制御部1200の制御特性を切り替えるための一連の動作をする特性切替え部1500として示している。しかし、可変抵抗は、PID制御部1200の抵抗(P)成分の特性を変更する機能的観点からすれば、PID制御部1200内に含まれるものと解される。   That is, in the motor drive current amplifier 1000, at least a part of the resistance (P) of the PID control unit 1200 is configured by a variable resistor, and the motor drive current amplifier 1000 corresponds to the magnitude of the ripple current detected by the ripple current value detection unit 1510. The variable resistance value is changed. Further, in FIG. 1, a characteristic switching unit 1500 that performs a series of operations for switching the control characteristics of the PID control unit 1200 including the ripple current value detection unit 1510, the A / D conversion unit 1520, and the variable resistor. As shown. However, the variable resistor is understood to be included in the PID control unit 1200 from the functional viewpoint of changing the characteristic of the resistance (P) component of the PID control unit 1200.

図2は、モータ駆動電流アンプ1000の特性切替え部1500について具体的構成の一例を説明する回路図である。図2に示すように、特性切替え部1500は、二つのコンデンサと三つの抵抗と整流ダイオードとから構成されたリップル電流値を検出する回路と、リップル電流値の大きさに対応してコンパレータの動作を切替え制御させる切替え抵抗Rc1,Rc2,Rc3と、から構成されるリップル電流値検出部1510を備える。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a specific configuration of characteristic switching unit 1500 of motor drive current amplifier 1000. As shown in FIG. 2, the characteristic switching unit 1500 includes a circuit that detects a ripple current value composed of two capacitors, three resistors, and a rectifier diode, and the operation of the comparator corresponding to the magnitude of the ripple current value. Is provided with a ripple current value detection unit 1510 including switching resistors R c1 , R c2 , and R c3 .

また、リップル電流値検出部1510は、切替え抵抗Rc1,Rc2,Rc3の設定値を適宜調整しておくことで、検出したリップル電流の大きさに対応して、可変抵抗1530の抵抗値を切替え制御するA/D変換部1520の動作を適切なものとできる。これにより、リップル電流の大きさに対応して、すなわちモータのインダクタンス値(L)の大きさに対応して、可変抵抗値1530(1),1530(2)(以下、適宜可変抵抗1530と総称する)が、A/D変換部1520からの出力に基づいて適正な値に変更される。 In addition, the ripple current value detection unit 1510 adjusts the set values of the switching resistors R c1 , R c2 , and R c3 as appropriate, so that the resistance value of the variable resistor 1530 corresponds to the magnitude of the detected ripple current. It is possible to make the operation of the A / D conversion unit 1520 that performs switching control appropriate. Accordingly, the variable resistance values 1530 (1) and 1530 (2) (hereinafter collectively referred to as the variable resistance 1530 as appropriate) corresponding to the magnitude of the ripple current, that is, corresponding to the magnitude of the inductance value (L) of the motor. Is changed to an appropriate value based on the output from the A / D converter 1520.

図2において、可変抵抗1530は、電流検出信号に対して直列に挿入される第一可変抵抗1530(1)と、指令値入力に対して直列に挿入される第二可変抵抗1530(2)として説明している。また、第一可変抵抗1530(1)と第二可変抵抗1530(2)とは、互いに同一のスイッチ制御とされて同一の抵抗値であるものとする。   In FIG. 2, the variable resistor 1530 is a first variable resistor 1530 (1) inserted in series with the current detection signal and a second variable resistor 1530 (2) inserted in series with the command value input. Explains. Further, it is assumed that the first variable resistor 1530 (1) and the second variable resistor 1530 (2) have the same switch value and the same resistance value.

図3は、リップル電流値検出部1510で検出したリップル電流の振幅の大きさと、可変抵抗1530(1),1530(2)の各抵抗値(P)と、の相対的な対応関係を説明する図である。図3に示すように、リップル電流の振幅が比較的小さい場合には、モータ駆動電流アンプ1000に接続されているモータ1600のインダクタンス(L)の大きさは比較的大きいと推測される。   FIG. 3 illustrates the relative correspondence between the amplitude of the ripple current detected by the ripple current value detector 1510 and the resistance values (P) of the variable resistors 1530 (1) and 1530 (2). FIG. As shown in FIG. 3, when the amplitude of the ripple current is relatively small, it is estimated that the inductance (L) of the motor 1600 connected to the motor drive current amplifier 1000 is relatively large.

この場合には、PID制御部1200の比例成分となる抵抗(P)を比較的大きく設定するために、可変抵抗1530(1),1530(2)のスイッチSのみをオンとする。また、リップル電流の振幅が比較的大きい場合には、モータ駆動電流アンプ1000に接続されているモータ1600のインダクタンス(L)の大きさは比較的小さいと推測される。 In this case, in order to set relatively large to the proportional component of the PID controller 1200 resistance (P), the variable resistor 1530 (1), and turns on only the switch S 1 in 1530 (2). When the amplitude of the ripple current is relatively large, it is estimated that the inductance (L) of the motor 1600 connected to the motor drive current amplifier 1000 is relatively small.

この場合には、PID制御部1200の比例成分となる抵抗(P)を比較的小さく設定するために、可変抵抗1530(1),1530(2)のスイッチS,S,Sをオンとする。また、リップル電流の振幅が中程度である場合には、モータ駆動電流アンプ1000に接続されているモータ1600のインダクタンス(L)の大きさは中程度であると推測される。 In this case, the switches S 1 , S 2 , and S 3 of the variable resistors 1530 (1) and 1530 (2) are turned on in order to set the resistance (P) that is a proportional component of the PID control unit 1200 to be relatively small. And Further, when the amplitude of the ripple current is medium, it is estimated that the inductance (L) of the motor 1600 connected to the motor drive current amplifier 1000 is medium.

この場合には、PID制御部1200の比例成分となる抵抗(P)を中程度に設定するために、可変抵抗1530(1),1530(2)のスイッチS,Sのみをオンとする。また、図2と図3とに示したように、第一可変抵抗1530(1)と第二可変抵抗1530(2)とにおいて、抵抗値の大きさは各々、(スイッチSのみをオンした場合)>(スイッチS,Sのみをオンした場合)>(スイッチS,S,Sをオンした場合)となる。 In this case, only the switches S 1 and S 2 of the variable resistors 1530 (1) and 1530 (2) are turned on in order to set the resistance (P) that is a proportional component of the PID control unit 1200 to an intermediate level. . Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the first variable resistor 1530 and (1) and the second variable resistor 1530 (2), the magnitude of the resistance values were each turned only (switches S 1 Case)> (when only the switches S 1 and S 2 are turned on)> (when the switches S 1 , S 2 and S 3 are turned on).

また、図3に示す対応関係は、変換テーブル等として予め設定し、またはメモリ等に記憶しておいてもよい。図3に説明した対応関係は、あくまで相対的な関係であって、必要なモータ動作条件等に応じて適宜アレンジして適用してもよい。モータ駆動電流アンプ1000で駆動するモータ1600を変更した場合に、その出力電流に重畳されているリップル電流の大きさが変更前のモータと比較して大きければ、抵抗(P)を大きく変更すればよい。また、モータ駆動電流アンプ1000で駆動するモータ1600を変更した場合に、その出力電流に重畳されているリップル電流の大きさが変更前のモータと比較して小さければ、抵抗(P)を小さく変更すればよい。   3 may be set in advance as a conversion table or the like, or stored in a memory or the like. The correspondence relationship described in FIG. 3 is a relative relationship to the last, and may be appropriately arranged and applied according to necessary motor operating conditions. When the motor 1600 driven by the motor drive current amplifier 1000 is changed, if the magnitude of the ripple current superimposed on the output current is larger than that of the motor before the change, the resistance (P) can be changed greatly. Good. Further, when the motor 1600 driven by the motor drive current amplifier 1000 is changed, if the magnitude of the ripple current superimposed on the output current is smaller than that of the motor before the change, the resistance (P) is changed to be smaller. do it.

図4は、図1に示したモータ駆動電流アンプ1000への指令値入力と、出力電流の反応と、の関係を説明する概念図である。ここで、モータ駆動電流アンプ1000への指令値入力は、モータ駆動電流アンプ1000の駆動に関する電圧波形による指示入力であって、上位のコンピュータ等から、モータ1600の回転数や被駆動対象物の位置情報等に基づいて、モータ1600をどのように駆動すべきかの指示としてPID制御部1200へ入力される。   FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the relationship between the command value input to motor drive current amplifier 1000 shown in FIG. 1 and the output current response. Here, the command value input to the motor drive current amplifier 1000 is an instruction input by a voltage waveform related to the drive of the motor drive current amplifier 1000. From the host computer or the like, the rotational speed of the motor 1600 and the position of the driven object Based on the information or the like, an instruction on how to drive the motor 1600 is input to the PID control unit 1200.

図4から理解できるように、モータ1600のインダクタンス値(L)が電流アンプの制御特性との関係で適正でない場合(例えば、駆動モータの種類を異なるモータに代えた場合であって電流アンプ側の制御特性が変更前のモータ時と同一である場合等)には、発振波形440を示すことがあり、適切な出力電流が得られなかったり、駆動障害が生じたり、最悪時には故障したりする場合がある。モータ駆動電流アンプ1000は、モータ1600のインダクタンス値(L)が比較的小さい場合には、抵抗(P)を比較的大きくして、周波数(F)特性が比較的小さい波形430とする。これにより、発振波形440を示すより小さな周波数において、出力電流の反応(Gain)が立ち下がるので、発振が回避される。   As can be understood from FIG. 4, when the inductance value (L) of the motor 1600 is not appropriate in relation to the control characteristics of the current amplifier (for example, when the type of the drive motor is changed to a different motor, the current amplifier side When the control characteristics are the same as the motor before the change, etc.), the oscillation waveform 440 may be displayed, and an appropriate output current cannot be obtained, a drive failure occurs, or the failure occurs at worst. There is. When the inductance value (L) of the motor 1600 is relatively small, the motor drive current amplifier 1000 generates a waveform 430 having a relatively small frequency (F) characteristic by increasing the resistance (P). As a result, the output current response (Gain) falls at a smaller frequency indicating the oscillation waveform 440, and thus oscillation is avoided.

また、モータ駆動電流アンプ1000は、モータ1600のインダクタンス値(L)が比較的大きい場合には、抵抗(P)を比較的小さくして、周波数(F)特性が比較的大きい波形410とする。モータ駆動電流アンプ1000は、モータ1600のインダクタンス値(L)が中程度である場合には、抵抗(P)を中程度として、周波数(F)特性が中程度となる波形420とする。すなわち、モータ駆動電流アンプ1000は、モータ1600のインダクタンス値(L)が比較的小さい程、抵抗(P)を大きくして、周波数(F)特性が小さくなるように制御特性を変更する。典型的には、発振が生じる懸念のある周波数より小さい最大の周波数(F)で出力電流の反応(Gain)が立ち下がるものとする。   Further, when the inductance value (L) of the motor 1600 is relatively large, the motor drive current amplifier 1000 generates a waveform 410 having a relatively large frequency (F) characteristic by making the resistance (P) relatively small. When the inductance value (L) of the motor 1600 is medium, the motor drive current amplifier 1000 sets the resistance (P) to a medium and forms a waveform 420 having a medium frequency (F) characteristic. That is, the motor drive current amplifier 1000 changes the control characteristic so that the resistance (P) is increased and the frequency (F) characteristic is decreased as the inductance value (L) of the motor 1600 is relatively small. Typically, the output current response (Gain) falls at the maximum frequency (F) that is smaller than the frequency at which oscillation may occur.

上述した駆動及び制御動作によって、モータ駆動電流アンプ1000は、モータ1600の種類が異なり、その結果インダクタンス値(L)が異なる場合でも、発振波形440を示すことなく、かつ可能な限り高い出力周波数特性を示すように、PID制御特性を変更することができる。すなわち、モータ駆動電流アンプ1000は、特性の異なる複数の種類のモータ1600に対しても、発振等の制御不具合を回避して、適切な駆動制御を遂行することが可能となる。   By the drive and control operations described above, the motor drive current amplifier 1000 does not show the oscillation waveform 440 and has the highest possible output frequency characteristics even when the type of the motor 1600 is different and as a result, the inductance value (L) is different. As shown, the PID control characteristics can be changed. That is, the motor drive current amplifier 1000 can perform appropriate drive control while avoiding control problems such as oscillation even for a plurality of types of motors 1600 having different characteristics.

また、図5は、モータ駆動電流アンプ1000のリップル電流値検出部1510が検出するリップル(ΔI)について説明する図である。図5から理解できるように、リップル(ΔI)は、モータ駆動電流(Iu)に対して、高い周波数を有して重畳されるものとなる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the ripple (ΔI) detected by the ripple current value detection unit 1510 of the motor drive current amplifier 1000. As can be understood from FIG. 5, the ripple (ΔI) is superimposed on the motor drive current (Iu) with a high frequency.

図5において、例えば三相交流モータのステータコイルに流れる電流を(Iu)とすれば、この電流(Iu)をステータコイルに流すために、PWM制御されたインバータが用いられる。   In FIG. 5, if the current flowing through the stator coil of a three-phase AC motor is (Iu), for example, a PWM-controlled inverter is used to flow this current (Iu) through the stator coil.

インバータのPWM制御では、キャリア周波数(fc)でパワー素子をスイッチングさせる。このキャリア周波数の周期を有するリップル電流(ΔI)が三相交流電流(Iu)に重畳される。また、リップル電流(ΔI)の振幅大きさは、三相交流モータのインダクタンス値(L)に対応する。   In the PWM control of the inverter, the power element is switched at the carrier frequency (fc). A ripple current (ΔI) having this carrier frequency period is superimposed on the three-phase alternating current (Iu). The amplitude of the ripple current (ΔI) corresponds to the inductance value (L) of the three-phase AC motor.

PWM制御を遂行する限り、リップル電流(ΔI)をゼロにすることは難しい。また、リップル電流(ΔI)を同一駆動期間中可能な限り一様に保つことにより、モータ1600等で生じる発熱や電磁的な騒音を低減することも可能である。   As long as PWM control is performed, it is difficult to make the ripple current (ΔI) zero. Further, by keeping the ripple current (ΔI) as uniform as possible during the same driving period, it is possible to reduce heat generation and electromagnetic noise generated in the motor 1600 and the like.

また、モータへ要求される駆動力の変化や、回転速度の変化時の性能向上や、パワー素子の過熱からの保護などを目的として、PWM制御においてキャリア周波数(fc)を切り替える等、駆動条件を変更する場合もある。また、モータ1600等で生じる発熱や電磁的な騒音等が比較的小さくても、キャリア周波数(fc)を切り替える等駆動条件を変更することにより、リップル電流(ΔI)のレベルが大きく変動する場合もあり、これにより電磁的な騒音の音質や発熱量が変化する場合もある。   Also, drive conditions such as switching the carrier frequency (fc) in PWM control for the purpose of changing the driving force required for the motor, improving the performance when the rotational speed changes, and protecting the power element from overheating, etc. May change. Even if the heat generated by the motor 1600 or the like, electromagnetic noise, or the like is relatively small, the level of the ripple current (ΔI) may fluctuate greatly by changing the driving conditions such as switching the carrier frequency (fc). In some cases, the sound quality and heat generation amount of electromagnetic noise may change.

図6は、モータ駆動電流アンプ1000がモータ駆動の特性を変更する方法の一例について説明するフロー図である。以下、図6に示すステップごとに、モータ駆動電流アンプ1000がモータ駆動の特性を変更する方法の一例について詳細に説明する。   FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a method in which motor drive current amplifier 1000 changes the motor drive characteristics. Hereinafter, an example of how the motor drive current amplifier 1000 changes the motor drive characteristics for each step shown in FIG. 6 will be described in detail.

(ステップS610)
モータ駆動電流アンプ1000への指令値入力の有無または電源投入の有無等に対応して、モータ1600に駆動電流を出力するか否かを判断する。モータ駆動電流アンプ1000がモータ1600に駆動電流を出力する場合には、ステップS620へと進む。また、モータ駆動電流アンプ1000がモータ1600に駆動電流を出力しない場合には、ステップS610で待機する。
(Step S610)
Whether or not to output a drive current to the motor 1600 is determined in accordance with whether or not a command value is input to the motor drive current amplifier 1000 or whether or not power is turned on. When the motor drive current amplifier 1000 outputs a drive current to the motor 1600, the process proceeds to step S620. If the motor drive current amplifier 1000 does not output a drive current to the motor 1600, the process waits in step S610.

(ステップS620)
モータ駆動電流アンプ1000のリップル電流値検出部1510が、出力電流波形に重畳されているリップル電流の振幅大きさを検出する。
(Step S620)
The ripple current value detector 1510 of the motor drive current amplifier 1000 detects the amplitude of the ripple current superimposed on the output current waveform.

(ステップS630)
リップル電流値検出部1510は、検出したリップル電流の振幅大きさが比較的小さいか否かを判断する。リップル電流値検出部1510が、検出したリップル電流の振幅大きさが比較的小さいと判断した場合には、ステップS640へと進む。また、リップル電流値検出部1510が、検出したリップル電流の振幅大きさが比較的小さくないと判断した場合には、ステップS650へと進む。
(Step S630)
The ripple current value detection unit 1510 determines whether or not the detected amplitude of the ripple current is relatively small. When the ripple current value detection unit 1510 determines that the amplitude of the detected ripple current is relatively small, the process proceeds to step S640. If the ripple current value detection unit 1510 determines that the amplitude of the detected ripple current is not relatively small, the process proceeds to step S650.

(ステップS640)
A/D変換部1520は、リップル電流値検出部1510の出力に対応して、PID制御部1200の可変抵抗1530を比較的小さく設定する。
(Step S640)
The A / D conversion unit 1520 sets the variable resistor 1530 of the PID control unit 1200 to be relatively small corresponding to the output of the ripple current value detection unit 1510.

(ステップS650)
A/D変換部1520は、リップル電流値検出部1510の出力に対応して、PID制御部1200の可変抵抗1530を比較的大きく設定する。
(Step S650)
The A / D conversion unit 1520 sets the variable resistor 1530 of the PID control unit 1200 to be relatively large corresponding to the output of the ripple current value detection unit 1510.

(ステップS660)
PID制御部1200からの出力に基づいて、PWM制御部1300がPWM制御信号を生成する。ここで、PID制御特性は、駆動対象となるモータ1600の特性であるインダクタンス値(L)に整合した制御特性として反映されているので、PWM制御部1300が生成したPWM制御信号に基づいた制御とすることで、発振等の不安定な制御となることが防止される。なお、実施形態で説明するモータ駆動電流アンプ1000においては、図3に示すような制御特性の変更について、図2に示すリップル電流値検出部1510の切替え抵抗Rc1,Rc2,Rc3の値を予め適正な抵抗値として適宜調整しておくことで、実現可能である。
(Step S660)
Based on the output from the PID control unit 1200, the PWM control unit 1300 generates a PWM control signal. Here, since the PID control characteristic is reflected as a control characteristic that matches the inductance value (L), which is a characteristic of the motor 1600 to be driven, control based on the PWM control signal generated by the PWM control unit 1300 is performed. This prevents unstable control such as oscillation. In the motor drive current amplifier 1000 described in the embodiment, the values of the switching resistors R c1 , R c2 , and R c3 of the ripple current value detection unit 1510 shown in FIG. Is appropriately adjusted as an appropriate resistance value in advance.

(ステップS670)
スイッチング素子制御回路部1400は、PWM制御部1300が生成したPWM制御信号に基づいて、フルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4を適宜オン・オフ動作させる。上述した駆動によって種類が異なるモータ1600、あるいは特性が異なるモータ1600が接続されたとしても、一つのモータ駆動電流アンプ1000で対応でき、安定した駆動制御を遂行することが可能となる。また、モータ駆動電流アンプ1000は、ディジタルボリュームを備える可変抵抗1530を用いて構成してもよい。
(Step S670)
Based on the PWM control signal generated by the PWM control unit 1300, the switching element control circuit unit 1400 appropriately turns on / off the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 constituting the full bridge circuit. Even if a motor 1600 of a different type or a motor 1600 of different characteristics is connected by the drive described above, one motor drive current amplifier 1000 can cope with it, and stable drive control can be performed. The motor driving current amplifier 1000 may be configured using a variable resistor 1530 having a digital volume.

図7は、三つのモータ1600(1),1600(2),1600(3)のうち適宜選択された任意のいずれか一つに対して、モータ特性に適合した安定した駆動制御を遂行することが可能なディジタル制御のモータ駆動電流アンプシステム7000の構成概要を説明するブロック図である。   FIG. 7 shows that any one of the three motors 1600 (1), 1600 (2), and 1600 (3) is appropriately selected and performs stable drive control suitable for the motor characteristics. FIG. 2 is a block diagram for explaining the outline of the configuration of a digitally controlled motor drive current amplifier system 7000 capable of performing

すなわち、モータ駆動電流アンプ1000のようにアナログ回路による構成としてもよいし、図7に示すように、特性切替え部1500等の一部または全部をマイコンやDSP(Digital Signal Processor)等でディジタル構成し、プログラムによって動作するモータ駆動電流アンプシステム7000のように構成してもよい。   That is, it may be configured by an analog circuit such as the motor drive current amplifier 1000, or a part or all of the characteristic switching unit 1500 or the like may be digitally configured by a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like as shown in FIG. A motor drive current amplifier system 7000 that operates according to a program may be used.

図7において、モータ駆動電流アンプシステム7000は、いずれか一つが駆動可能となるように択一的に並列接続される三つのモータ1600(1),1600(2),1600(3)と、駆動対象となる任意の一つのモータを選択切り替えするモータ選択切替え部710とを備える。   In FIG. 7, a motor drive current amplifier system 7000 includes three motors 1600 (1), 1600 (2), and 1600 (3) that are alternatively connected in parallel so that any one can be driven. And a motor selection switching unit 710 that selectively switches one of the target motors.

モータ選択切替え部710は、オペレータからの操作または上位のコンピュータからの指示入力等に対応して、いずれか一つのモータ1600を駆動対象として選択的に接続したり、指示入力等に対応して他のいずれか一つのモータ1600に切り替えたりしてもよい。また、モータ駆動電流アンプシステム7000は、選択接続された任意の一つのモータ1600への出力電流を検出する出力電流検出部7100と、リップル電流の大きさを検出する出力するリップル検出部7510とを備える。   The motor selection switching unit 710 selectively connects one of the motors 1600 as a drive target in response to an operation from an operator or an instruction input from a higher-level computer, and the like. It may be switched to any one of the motors 1600. In addition, the motor drive current amplifier system 7000 includes an output current detection unit 7100 that detects an output current to any one motor 1600 that is selectively connected, and a ripple detection unit 7510 that detects the magnitude of the ripple current. Prepare.

図7においては、リップル検出部7510は、出力電流検出部7100の内部に備えられる構成として説明しているが、リップル検出部7510を別途出力電流検出部7100の外部に備えるものとして構成してもよい。   In FIG. 7, the ripple detection unit 7510 is described as a configuration provided inside the output current detection unit 7100, but the ripple detection unit 7510 may be configured separately provided outside the output current detection unit 7100. Good.

また、モータ駆動電流アンプシステム7000は、出力電流検出部7100が検出した出力電流と、リップル検出部7510が検出したリップルの大きさと、上位コンピュータ等から入力される指示値入力と、に基づいてPID制御を遂行するPID制御部7200を備える。   Further, the motor drive current amplifier system 7000 has a PID based on the output current detected by the output current detection unit 7100, the magnitude of the ripple detected by the ripple detection unit 7510, and the instruction value input from the host computer or the like. A PID control unit 7200 that performs control is provided.

この場合に、上位コンピュータ等から入力される指示値入力は、モータ1600を所望の回転数や所望の動作とするために、モータ1600の回転数情報や被駆動対象物の位置情報等に基づいて、上位コンピュータ等から指示入力されるモータ駆動に関する電圧波形等である。   In this case, the instruction value input from the host computer or the like is based on the rotational speed information of the motor 1600, the position information of the driven object, etc. in order to set the motor 1600 to a desired rotational speed or a desired operation. , A voltage waveform related to motor driving, which is input from a host computer or the like.

PID制御部7200は、リップル検出部7510を介して取得されたリップルの大きさに対応して、PID制御特性を適宜変更する。PID制御部7200は、比例(P)または積分(I)または微分(D)のいずれか一つ以上について、リップルの大きさに対応して変更してもよい。   The PID control unit 7200 changes the PID control characteristic as appropriate in accordance with the magnitude of the ripple acquired through the ripple detection unit 7510. The PID control unit 7200 may change any one or more of proportionality (P), integration (I), and differentiation (D) according to the magnitude of the ripple.

PID制御部7200が、比例成分(P)としての抵抗(P)を図3に説明したように特性変更する場合には、予めモータ1600のリップル大きさ(インダクタンス値(L)に対応)とこれに対応する適切な抵抗値(P)との基準値セットを測定等により決定しておき、これをプリセット等として記憶しておいてもよい。   When the PID controller 7200 changes the characteristic of the resistance (P) as the proportional component (P) as described with reference to FIG. 3, the ripple magnitude (corresponding to the inductance value (L)) of the motor 1600 is set in advance. A reference value set with an appropriate resistance value (P) corresponding to 1 may be determined by measurement or the like, and stored as a preset or the like.

PID制御部7200は、記憶している基準値セットのリップル大きさに対して、現実に駆動対象として選択されたモータ1600のリップル検出部7510で検出されたリップル電流大きさが、大きいか小さいか同程度であるか等に対応して、抵抗値(P)の大きさを小さくしたり大きくしたり同程度としたり等特性変更することとしてもよい。   The PID control unit 7200 determines whether the ripple current size detected by the ripple detection unit 7510 of the motor 1600 actually selected as the driving target is large or small with respect to the stored reference value set ripple size. Corresponding to whether it is the same level, the resistance value (P) may be reduced, increased, or set to the same level, and the characteristics may be changed.

また、モータ駆動電流アンプシステム7000は、PID制御部7200からの出力信号等に基づいてPWM制御信号を生成するPWM制御部7300と、PWM制御部7300が生成したPWM制御信号に基づいて、フルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q4を適宜オン・オフするスイッチング素子制御回路部7400を備える。   The motor drive current amplifier system 7000 includes a PWM control unit 7300 that generates a PWM control signal based on an output signal from the PID control unit 7200, and a full bridge based on the PWM control signal generated by the PWM control unit 7300. A switching element control circuit unit 7400 that appropriately turns on / off each of the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 constituting the circuit is provided.

なお、モータ駆動電流アンプシステム7000は、モータ駆動電流アンプ1000と同様に、入力電源やフルブリッジ回路構成や平滑コイルや平滑コンデンサ等を備えるが、これらの構成及び基本的な動作はモータ駆動電源アンプ等として周知の構成であるので、ここでは当該事項に関する説明を省略する。また、図8は、ディジタル回路構成を有するモータ駆動電流アンプシステム7000の具体的な構成事例を説明する図である。また、図9は、従来のモータ駆動電流アンプを説明する図である。   The motor drive current amplifier system 7000, like the motor drive current amplifier 1000, includes an input power supply, a full bridge circuit configuration, a smoothing coil, a smoothing capacitor, and the like. Since this is a well-known configuration, a description of the matter is omitted here. FIG. 8 is a diagram for explaining a specific configuration example of a motor drive current amplifier system 7000 having a digital circuit configuration. FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional motor drive current amplifier.

モータ駆動電流アンプ1000とモータ駆動電流アンプシステム7000とは、駆動対象となる任意のモータ1600の駆動電流からリップル電流大きさを検出し、リップル電流大きさに対応してPID制御特性を変更させるので、適切に駆動可能なモータ1600の種類が飛躍的に増大し、特性の異なる種々のモータに対しても安定した駆動を遂行できる。従って、モータごとにモータ駆動電流アンプを個別対応で個々に用意する必要がなく、特性の異なる複数のモータに汎用可能なモータ駆動電流アンプを実現できる。   The motor drive current amplifier 1000 and the motor drive current amplifier system 7000 detect the ripple current magnitude from the drive current of an arbitrary motor 1600 to be driven, and change the PID control characteristics corresponding to the ripple current magnitude. The types of motors 1600 that can be appropriately driven are dramatically increased, and stable driving can be performed for various motors having different characteristics. Therefore, it is not necessary to prepare a motor drive current amplifier individually for each motor, and a motor drive current amplifier that can be used for a plurality of motors having different characteristics can be realized.

また、例えば図9に示す従来のモータ駆動電流アンプであれば、モータの特性に合わせて設計されるので、特定の電流アンプで駆動できるモータの種類は極めて限定される。仮に、適合しないモータと電流アンプとの組み合わせでモータ駆動すれば、帯域が悪化したり、発振したり、故障したり好ましくない状況を招来する。このため、モータを変更する場合には、従来、電流アンプも共に変更せざるを得なかった。   Further, for example, the conventional motor drive current amplifier shown in FIG. 9 is designed according to the characteristics of the motor, so the types of motors that can be driven by a specific current amplifier are extremely limited. If the motor is driven by a combination of an incompatible motor and a current amplifier, the band deteriorates, oscillates, breaks down, or an undesirable situation is caused. For this reason, when changing the motor, conventionally, the current amplifier must be changed.

また、適合する特定のモータを駆動する場合でも、例えば重畳電流が大きくなる等動作条件が異なれば、インダクタンス値(L)が低減されるなど変動し、これに起因してモータと電流アンプとの動作特性がミスマッチすることもある。従って、モータと電流アンプとの組み合わせを異なる動作条件にも対応できるように設定することは、従来、困難であった。   In addition, even when driving a specific motor that is compatible, for example, if the operating conditions are different, such as an increase in the superimposed current, the inductance value (L) is reduced and fluctuated, resulting in a difference between the motor and the current amplifier. The operating characteristics may be mismatched. Therefore, it has been difficult in the past to set the combination of the motor and the current amplifier so as to cope with different operating conditions.

モータ駆動電流アンプシステム7000等においては、所望の動作条件時における任意のモータに対して、当該駆動条件下における現実のリップル電流大きさを検出し、これに対応してPID制御特性を適切に変更するので、一つの電流アンプで複数の特性の異なるモータに適応可能となる。   In the motor drive current amplifier system 7000 or the like, the actual ripple current magnitude under the drive condition is detected for an arbitrary motor under a desired operation condition, and the PID control characteristics are appropriately changed correspondingly. Therefore, a single current amplifier can be applied to a plurality of motors having different characteristics.

また、モータ駆動電流アンプ1000とモータ駆動電流アンプシステム7000とは、モータの試験運転や駆動初期段階、典型的には電源の投入時においてのみ、リップル電流大きさを検出し、PID特性を設定変更してもよい。これにより、前回の駆動時とは特性の異なるモータを今回駆動する場合でも、今回駆動するモータに整合した駆動制御を実現できる。   In addition, the motor drive current amplifier 1000 and the motor drive current amplifier system 7000 detect the ripple current magnitude and change the setting of the PID characteristics only during the motor test operation and the initial drive stage, typically at power-on. May be. As a result, even when a motor having a different characteristic from that of the previous drive is driven this time, it is possible to realize drive control matched to the motor driven this time.

また、モータ駆動電流アンプ1000とモータ駆動電流アンプシステム7000とは、モータの試験動作や駆動初期段階においてのみではなく、駆動運転中、常にリップル電流大きさを検出し、リップル電流大きさを常にフィードバックすることにより、これに対応してPID特性を変更するようにフィードバック制御してもよい。これにより、仮にモータ駆動の動作条件がモータ駆動制御中に変動した場合でも、適切に対応可能な電流アンプを実現できる。   In addition, the motor drive current amplifier 1000 and the motor drive current amplifier system 7000 always detect the ripple current magnitude during the driving operation and always feed back the ripple current magnitude not only in the motor test operation and the initial driving stage. Thus, feedback control may be performed so as to change the PID characteristic correspondingly. Thereby, even if the operating condition of the motor drive fluctuates during the motor drive control, it is possible to realize a current amplifier that can appropriately cope with it.

上述したモータ駆動電流アンプ1000とモータ駆動電流アンプシステム7000とは、実施形態での説明に限定されるものではなく、本実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲で、適宜その構成や動作及び駆動方法等を変更することができる。   The motor drive current amplifier 1000 and the motor drive current amplifier system 7000 described above are not limited to the description in the embodiment, and are appropriately configured within the scope of the technical idea described in the present embodiment and in the obvious range. The operation and driving method can be changed.

本発明は、各種産業用モータ等のモータドライブや電流アンプ、駆動システム等に適用できる。   The present invention can be applied to motor drives such as various industrial motors, current amplifiers, drive systems, and the like.

1000・・モータ駆動電流アンプ、1100・・出力電流検出部、1200・・PID制御部、1300・・PWM制御部、1400・・スイッチング素子制御回路部、1500・・特性切替え部、1510・・リップル電流値検出部、1520・・A/D変換部、1600・・モータ。   1000 .... Motor drive current amplifier, 1100 ... Output current detection unit, 1200 ... PID control unit, 1300 ... PWM control unit, 1400 ... Switching element control circuit unit, 1500 ... Characteristic switching unit, 1510 ... Ripple Current value detection unit, 1520... A / D conversion unit, 1600.

Claims (13)

駆動対象となるモータへの出力電流リップルを検出する出力電流リップル検出部と、
前記出力電流リップル検出部が検出した出力電流リップルに対応して、前記モータへの出力電流を制御する制御特性の抵抗値を変更するPID制御部と、を備える
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプ。
An output current ripple detector for detecting an output current ripple to the motor to be driven;
A motor drive current amplifier comprising: a PID control unit that changes a resistance value of a control characteristic that controls an output current to the motor in response to the output current ripple detected by the output current ripple detection unit. .
請求項1に記載のモータ駆動電流アンプにおいて、
前記PID制御部から出力信号が入力されて、PWM制御を遂行するPWM制御部を備える
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプ。
In the motor drive current amplifier according to claim 1,
A motor drive current amplifier comprising: a PWM control unit that receives an output signal from the PID control unit and performs PWM control.
請求項1または請求項2に記載のモータ駆動電流アンプにおいて、
前記PWM制御部から出力されるPWM信号に対応してスイッチング素子のオン・オフが制御されるフルブリッジ回路を備える
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプ。
In the motor drive current amplifier according to claim 1 or 2,
A motor drive current amplifier comprising: a full bridge circuit that controls on / off of a switching element in response to a PWM signal output from the PWM control unit.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のモータ駆動電流アンプにおいて、
前記PID制御部は、少なくともその抵抗の一部に可変抵抗を備え、前記抵抗値を変更する場合に前記可変抵抗の抵抗値を変更する
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプ。
In the motor drive current amplifier according to any one of claims 1 to 3,
The motor driving current amplifier , wherein the PID control unit includes a variable resistor in at least a part of the resistor, and changes the resistance value of the variable resistor when the resistance value is changed .
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のモータ駆動電流アンプにおいて、
前記駆動対象となるモータを他のモータに変更した場合に、前記PID制御部の制御特性を変更する
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプ。
In the motor drive current amplifier according to any one of claims 1 to 4,
The motor drive current amplifier, wherein the control characteristic of the PID control unit is changed when the motor to be driven is changed to another motor.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のモータ駆動電流アンプにおいて、
前記駆動対象となるモータを駆動している間、前記出力電流リップル検出部は、常に前記出力電流リップルを検出するとともに、前記PID制御部は、検出された前記出力電流リップルに対応して、前記モータへの出力電流を制御する制御特性を変更する
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプ。
In the motor drive current amplifier according to any one of claims 1 to 5,
While driving the motor to be driven, the output current ripple detection unit always detects the output current ripple, and the PID control unit corresponds to the detected output current ripple, and A motor drive current amplifier characterized by changing a control characteristic for controlling an output current to a motor.
駆動対象となるモータへの出力電流リップルを検出する出力電流リップル検出部と、
前記出力電流リップル検出部が検出した出力電流リップルに対応して、前記モータへの出力電流を制御する制御特性の抵抗値を変更するPID制御部と、
前記PID制御部から出力信号が入力されて、PWM制御を遂行するPWM制御部と、
前記PWM制御部から出力されるPWM信号に対応してスイッチング素子のオン・オフが制御されるフルブリッジ回路と、を備える
ことを特徴とするモータ駆動装置。
An output current ripple detector for detecting an output current ripple to the motor to be driven;
A PID control unit that changes a resistance value of a control characteristic that controls the output current to the motor in response to the output current ripple detected by the output current ripple detection unit;
A PWM control unit that receives an output signal from the PID control unit and performs PWM control;
And a full bridge circuit that controls on / off of the switching element in response to a PWM signal output from the PWM control unit.
請求項7に記載のモータ駆動装置、
前記PID制御部は、少なくともその抵抗の一部に可変抵抗を備え、前記抵抗値を変更する場合に前記可変抵抗の抵抗値を変更する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
The motor drive device according to claim 7,
The PID control unit includes a variable resistor in at least a part of the resistor, and changes the resistance value of the variable resistor when the resistance value is changed .
請求項7または請求項8に記載のモータ駆動装置において、
前記駆動対象となるモータを他のモータに変更した場合に、前記PID制御部の制御特性を変更する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
In the motor drive device according to claim 7 or 8,
The motor drive device characterized by changing control characteristics of the PID control unit when the motor to be driven is changed to another motor.
請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
前記駆動対象となるモータを駆動している間、前記出力電流リップル検出部は、常に前記出力電流リップルを検出するとともに、前記PID制御部は、検出された前記出力電流リップルに対応して、前記モータへの出力電流を制御する制御特性を変更する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
In the motor drive unit according to any one of claims 7 to 9,
While driving the motor to be driven, the output current ripple detection unit always detects the output current ripple, and the PID control unit corresponds to the detected output current ripple, and A motor drive device characterized by changing a control characteristic for controlling an output current to a motor.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のモータ駆動電流アンプの駆動方法において、
前記出力電流リップル検出部が、前記モータを駆動するための出力電流の前記出力電流リップルを検出する工程と、
前記PID制御部が、検出した前記出力電流リップルに対応して、前記モータへの前記出力電流を制御する制御特性を変更する工程と、を有する
ことを特徴とするモータ駆動電流アンプの駆動方法。
In the driving method of the motor drive current amplifier according to any one of claims 1 to 6,
The output current ripple detection unit detecting the output current ripple of the output current for driving the motor;
And a step of changing a control characteristic for controlling the output current to the motor in response to the detected output current ripple.
請求項7乃至請求項10のいずれか一項に記載のモータ駆動装置の駆動方法において、
前記出力電流リップル検出部が、前記モータを駆動するための出力電流の前記出力電流リップルを検出する工程と、
前記PID制御部が、検出した前記出力電流リップルに対応して、前記モータへの前記出力電流を制御する制御特性を変更する工程と、
前記PWM制御部が、前記制御特性が変更された前記PID制御部からの出力に基づいてPWM信号を生成する工程と、
前記PWM制御部から出力される前記PWM信号に対応して前記フルブリッジ回路のスイッチング素子のオン・オフを制御する工程と、を有する
ことを特徴とするモータ駆動装置の駆動方法。
In the drive method of the motor drive unit according to any one of claims 7 to 10,
The output current ripple detection unit detecting the output current ripple of the output current for driving the motor;
The PID control unit changing a control characteristic for controlling the output current to the motor in response to the detected output current ripple;
The PWM control unit generates a PWM signal based on an output from the PID control unit in which the control characteristic is changed;
And a step of controlling on / off of the switching element of the full bridge circuit in response to the PWM signal output from the PWM control unit.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のモータ駆動電流アンプと、
前記モータ駆動電流アンプと並列に接続されていずれか一つが選択的に駆動される複数のモータと、を備える
ことを特徴とするモータ駆動システム。
The motor drive current amplifier according to any one of claims 1 to 6,
A motor drive system comprising: a plurality of motors connected in parallel with the motor drive current amplifier and any one of which is selectively driven.
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