JP6232579B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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本発明は、電流フィードバック制御機能を有するモータ駆動装置に関する。
一般に、電流制御では、モータの３相電流を検出し、それを電流指令値に追従させるように３相の電圧指令を作成し、複数個の半導体スイッチからなるインバータに出力し、インバータでは供給される直流電圧を複数個の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせにより、所望の３相交流電圧をモータに印加している。
複数個の半導体スイッチにより直流電圧から３相交流電圧を生み出す方式であるＰＷＭ制御は、キャリア信号と電圧指令値により半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、モータの線間にパルス状の電圧を印加するものである。そのパルス幅を半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦで制御することで、モータに印加する実効電圧値を正弦波状にすることができる。
このＰＷＭ方式を用いた電流制御では、半導体スイッチのスイッチングノイズが電流に重畳すること、また、モータの線間にパルス状の電圧を印加するため、モータの電気的時定数に対してキャリア周波数が十分に高くないと電流リプルが発生することにより、正確な電流検出値が得られず、電流制御に悪影響を与えることが課題である。
そこで、一定区間の平均電流値を検出するΣΔ方式の電流検出器などを用い、前記区間とキャリア信号の半周期である山谷の時間とを一致させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
そこで、一定区間の平均電流値を検出するΣΔ方式の電流検出器などを用い、前記区間とキャリア信号の半周期である山谷の時間とを一致させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この方法は、電流リプル周期であるキャリア信号の半周期の区間の平均電流値を検出することで、電流検出値における電流リプル成分を小さくすることができるとしている。
しかしながら、上述した技術では、スイッチングノイズが電流に重畳した際の影響を完全に除去できず、正確な電流検出値が得られないという問題がある。
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電流リプル成分が小さく、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出値が得られ、振動の発生を抑制できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
本願発明に記載のモータ駆動装置は、モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有し、キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、前記キャリア信号を基準にして電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、一定区間の平均電流値を検出して電流サンプリング値を出力する電流検出器と、前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号を発生する電流制御タイミング発生器と、前記電流検出器で検出した電流サンプリング値から電流検出値を算出して電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、電流制御処理間を複数の区間に分割し、モータの各相におけるスイッチングおよびスイッチングノイズ残存期間を含む区間のみを除いた区間の電流サンプリング値の平均値を電流検出値とする。
また、本願発明に記載のモータ駆動装置は、モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有し、キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、前記キャリア信号を基準にして電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、一定区間の平均電流値を検出して電流サンプリング値を出力する電流検出器と、前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号を発生する電流制御タイミング発生器と、前記電流検出器で検出した電流サンプリング値から電流検出値を算出して電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、電流制御処理間を複数の区間に分割し、モータの何れか２相におけるスイッチングおよびスイッチングノイズ残存期間が重なる期間を含む区間のみを除いた区間の電流サンプリング値の平均値を電流検出値とする。
さらに、本願発明に記載のモータ駆動装置は、モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有するモータ駆動装置において、キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、前記キャリア信号を基準にして電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、一定区間の平均電流値を検出して電流サンプリング値を出力する電流検出器と、前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号を発生する電流制御タイミング発生器と、前記電流検出器で検出した電流サンプリング値から電流検出値を算出して電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、電流制御処理間を複数の区間に分割し、モータの３相全てのスイッチングおよびスイッチングノイズ残存期間が重なる期間を含む区間のみを除いた区間の電流サンプリング値の平均値を電流検出値とすることを特徴としたモータ駆動装置。
本願発明に記載のモータ駆動装置によれば、電流リプル成分が小さく、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出値が得られ、振動の発生を抑制できる。
また、本願発明に記載のモータ駆動装置によれば、電流リプル成分がより小さく、より分解能の高い電流検出値が得られ、振動の発生を抑制できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本願発明に記載のモータ駆動装置の主要部ブロック図であり、キャリア信号１１を出力するキャリア信号発生器１と、キャリア信号１１から電流検出トリガ信号１２を出力する電流検出タイミング発生器２と、電流検出トリガ信号１２が入力されたときの電流サンプリング値１３を出力する電流検出器３と、キャリア信号１１から電流制御トリガ信号１４を出力する電流制御タイミング発生器４と、電流制御トリガ信号１４が入力されたときに電流サンプリング値１３から電圧指令１５を出力する電流制御器５と、キャリア信号１１と電圧指令１５からＰＷＭ信号１６を出力するＰＷＭ制御器６を備えている。
図１は、本願発明に記載のモータ駆動装置の主要部ブロック図であり、キャリア信号１１を出力するキャリア信号発生器１と、キャリア信号１１から電流検出トリガ信号１２を出力する電流検出タイミング発生器２と、電流検出トリガ信号１２が入力されたときの電流サンプリング値１３を出力する電流検出器３と、キャリア信号１１から電流制御トリガ信号１４を出力する電流制御タイミング発生器４と、電流制御トリガ信号１４が入力されたときに電流サンプリング値１３から電圧指令１５を出力する電流制御器５と、キャリア信号１１と電圧指令１５からＰＷＭ信号１６を出力するＰＷＭ制御器６を備えている。
まず、本願発明における電流検出と電流制御のタイミングについて図２を用いて説明する。電流制御トリガ信号１４は、キャリア信号１１の半周期に１回、一定間隔で出力する。電流検出トリガ信号１２は、キャリア信号１１の半周期をＮ（Ｎは正の整数）で割った周期で出力する。この図ではＮ＝８としている。電流検出区間は、電流検出トリガ信号１２の間隔となるように設定し、電流検出区間の電流の平均値を電流サンプリング値１３として出力する。
次に、電流制御器５で使用される電流検出値の計算方法について図２を用いて説明する。電流制御トリガ信号１４間の電流検出区間をＴ１〜Ｔ８とし、各電流検出区間から得られる電流サンプリング値をＩ１〜Ｉ８とする。ここで、電流検出区間Ｔ１〜Ｔ８におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングタイミングは、過去に電流制御器５から出力された電圧指令１５から明らかであり、前記スイッチングタイミングにスイッチングノイズの残存時間を加味した期間が含まれる電流検出区間はＴ４、Ｔ６、Ｔ８であることが分かる。そこで、電流検出区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７の電流サンプリング値１３であるＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ５、Ｉ７の平均値を電流検出値とし、電流制御で使用する。これにより、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出が可能となり、電流検出区間も長くとれることから、電流リプルの影響を小さくでき、電流検出分解能も高くできる。
（実施の形態２）
次に、本願発明における電流検出と電流制御のタイミングについて図３を用いて説明する。電流制御トリガ信号と電流検出トリガ信号、および電流検出区間の設定は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる点のみ説明する。実施の形態１と異なるのは、電流制御器５で使用される電流検出値の計算方法のみである。実施の形態１ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の何れか１相でもスイッチングが発生すれば、そのスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が含まれる電流検出区間の電流サンプリング値を除外して電流検出値を計算している。これに対し、実施の形態２では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相のスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が重なった期間が含まれる電流検出区間を除外して電流検出値を計算する。図３の電流検出区間Ｔ１〜Ｔ８においては、Ｖ相とＷ相のスイッチングおよびスイッチングノイズの残存時間が電流検出区間Ｔ５で重なっている。そこで、電流検出区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８の電流サンプリング値１３であるＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ７、Ｉ８の平均値を電流検出値とし、電流制御で使用する。２相のスイッチングが重なった場合、１相のスイッチングに対してより大きなエネルギーを持つノイズが電流に重畳することになる。１相のスイッチングによる電流検出誤差では電流制御にほとんど影響のないレベルであっても、２相のスイッチングによる電流検出誤差は電流制御に影響が発生する場合に有効である。これにより、電流検出区間を長くとることが可能となり、電流リプルの影響をさらに小さくでき、電流検出分解能をさらに高くできる。
次に、本願発明における電流検出と電流制御のタイミングについて図３を用いて説明する。電流制御トリガ信号と電流検出トリガ信号、および電流検出区間の設定は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる点のみ説明する。実施の形態１と異なるのは、電流制御器５で使用される電流検出値の計算方法のみである。実施の形態１ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の何れか１相でもスイッチングが発生すれば、そのスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が含まれる電流検出区間の電流サンプリング値を除外して電流検出値を計算している。これに対し、実施の形態２では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相のスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が重なった期間が含まれる電流検出区間を除外して電流検出値を計算する。図３の電流検出区間Ｔ１〜Ｔ８においては、Ｖ相とＷ相のスイッチングおよびスイッチングノイズの残存時間が電流検出区間Ｔ５で重なっている。そこで、電流検出区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８の電流サンプリング値１３であるＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ７、Ｉ８の平均値を電流検出値とし、電流制御で使用する。２相のスイッチングが重なった場合、１相のスイッチングに対してより大きなエネルギーを持つノイズが電流に重畳することになる。１相のスイッチングによる電流検出誤差では電流制御にほとんど影響のないレベルであっても、２相のスイッチングによる電流検出誤差は電流制御に影響が発生する場合に有効である。これにより、電流検出区間を長くとることが可能となり、電流リプルの影響をさらに小さくでき、電流検出分解能をさらに高くできる。
（実施の形態３）
次に、本願発明における電流検出と電流制御のタイミングについて図４を用いて説明する。電流制御トリガ信号と電流検出トリガ信号、および電流検出区間の設定は実施の形態１および実施の形態２と同様であり、実施の形態２と異なる点のみ説明する。実施の形態２と異なるのは、電流制御器５で使用される電流検出値の計算方法のみである。実施の形態２ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相のスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が重なった期間が含まれる電流検出区間を除外して電流検出値を計算している。これに対し、実施の形態３では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相全てのスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が重なった期間が含まれる電流検出区間を除外して電流検出値を計算する。図４の電流検出区間Ｔ１〜Ｔ８においては、Ｕ相とＶ相およびＷ相のスイッチングおよびスイッチングノイズの残存時間が電流検出区間Ｔ６で重なっている。そこで、電流検出区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ８の電流サンプリング値１３であるＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ７、Ｉ８の平均値を電流検出値とし、電流制御で使用する。
次に、本願発明における電流検出と電流制御のタイミングについて図４を用いて説明する。電流制御トリガ信号と電流検出トリガ信号、および電流検出区間の設定は実施の形態１および実施の形態２と同様であり、実施の形態２と異なる点のみ説明する。実施の形態２と異なるのは、電流制御器５で使用される電流検出値の計算方法のみである。実施の形態２ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の何れか２相のスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が重なった期間が含まれる電流検出区間を除外して電流検出値を計算している。これに対し、実施の形態３では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相全てのスイッチングもしくはスイッチングノイズの残存時間が重なった期間が含まれる電流検出区間を除外して電流検出値を計算する。図４の電流検出区間Ｔ１〜Ｔ８においては、Ｕ相とＶ相およびＷ相のスイッチングおよびスイッチングノイズの残存時間が電流検出区間Ｔ６で重なっている。そこで、電流検出区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ８の電流サンプリング値１３であるＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ７、Ｉ８の平均値を電流検出値とし、電流制御で使用する。
本発明のモータ駆動装置は、高速応答性と低振動が要求される用途などにも有用である。
１ ：キャリア信号発生器
２ ：電流検出タイミング発生器
３ ：電流検出器
４ ：電流制御タイミング発生器
５ ：電流制御器
６ ：ＰＷＭ制御器
１１ ：キャリア信号
１２ ：電流検出トリガ信号
１３ ：電流サンプリング値
１４ ：電流制御トリガ信号
１５ ：電圧指令
１６ ：ＰＷＭ信号
２ ：電流検出タイミング発生器
３ ：電流検出器
４ ：電流制御タイミング発生器
５ ：電流制御器
６ ：ＰＷＭ制御器
１１ ：キャリア信号
１２ ：電流検出トリガ信号
１３ ：電流サンプリング値
１４ ：電流制御トリガ信号
１５ ：電圧指令
１６ ：ＰＷＭ信号
Claims (2)
- モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有するモータ駆動装置において、
キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、
前記キャリア信号を基準にして電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、
一定区間の平均電流値を検出して電流サンプリング値を出力する電流検出器と、
前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号を発生する電流制御タイミング発生器と、
前記電流検出器で検出した電流サンプリング値から電流検出値を算出して電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、
前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、
電流制御処理間を複数の区間に分割し、モータの何れか２相におけるスイッチングおよびスイッチングノイズ残存期間が重なる期間を含む区間のみを除いた区間の電流サンプリング値の平均値を電流検出値とすることを特徴としたモータ駆動装置。 - モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有するモータ駆動装置において、
キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、
前記キャリア信号を基準にして電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、
一定区間の平均電流値を検出して電流サンプリング値を出力する電流検出器と、
前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号を発生する電流制御タイミング発生器と、
前記電流検出器で検出した電流サンプリング値から電流検出値を算出して電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、
前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、
電流制御処理間を複数の区間に分割し、モータの３相全てのスイッチングおよびスイッチ
ングノイズ残存期間が重なる期間を含む区間のみを除いた区間の電流サンプリング値の平均値を電流検出値とすることを特徴としたモータ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2013131362A JP6232579B2 (ja) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | モータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013131362A JP6232579B2 (ja) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | モータ駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015006108A JP2015006108A (ja) | 2015-01-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013131362A Active JP6232579B2 (ja) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | モータ駆動装置 |
Country Status (1)
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