JP6775456B2

JP6775456B2 - DC motor control device

Info

Publication number: JP6775456B2
Application number: JP2017059836A
Authority: JP
Inventors: 一樹高橋; 善久北条; 俊人中西
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2018164349A

Description

本発明は直流電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a DC motor.

従来から直流電動機を駆動するシステムが知られている。例えば特許文献１の図１には、直流電源と、三相電圧形インバータと、を備える直流電動機を駆動するシステムが例示されている。 Conventionally, a system for driving a DC motor has been known. For example, FIG. 1 of Patent Document 1 illustrates a system for driving a DC motor including a DC power supply and a three-phase voltage type inverter.

特開平８−２５６４９７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-256497

駆動対象の直流電動機が単相である場合にも、上記に類似する構成のシステムが使用できる。例えば、図８は、比較例の制御装置１０Ａを用いる直流電動機４の駆動システムを示す図である。比較例の制御装置１０Ａは電圧指令器３を備える。図８に示される電力変換器２は２組（４つ）のスイッチで構成される（図２（Ａ）参照）。図８のシステムにおいて、制御装置１０Ａは電圧指令器３が出力する電圧指令通りに電力変換器２のスイッチを制御する。 Even when the DC motor to be driven is single-phase, a system having a configuration similar to the above can be used. For example, FIG. 8 is a diagram showing a drive system of the DC motor 4 using the control device 10A of the comparative example. The control device 10A of the comparative example includes a voltage commander 3. The power converter 2 shown in FIG. 8 is composed of two sets (four) of switches (see FIG. 2 (A)). In the system of FIG. 8, the control device 10A controls the switch of the power converter 2 according to the voltage command output by the voltage commander 3.

電圧指令器３は、電力変換器２の各組の２つのスイッチが同時にオンとならないように、デッドタイムに対応する電圧差を設けた２つの三角波キャリアを用いる。詳細については後述するが、比較例の制御装置１０Ａによる電力変換器２のスイッチの制御では、直流電動機４の例えば−側（基準となる一方の端子側）が所定の電位に固定されず、電位が大きく変動する。直流電動機４の−側が交互に＋の電位および−の電位に変化することで、直流電動機４の軸に電圧が生じる。この電圧により軸受でスパークが発生して、軸受を損傷させるおそれがあった。 The voltage commander 3 uses two triangular wave carriers provided with a voltage difference corresponding to the dead time so that the two switches of each set of the power converter 2 are not turned on at the same time. Although the details will be described later, in the control of the switch of the power converter 2 by the control device 10A of the comparative example, the negative side (one of the reference terminal sides) of the DC motor 4 is not fixed to a predetermined potential, and the potential is not fixed. Fluctuates greatly. The negative side of the DC motor 4 alternately changes to a positive potential and a negative potential, so that a voltage is generated on the shaft of the DC motor 4. This voltage could cause sparks in the bearings, damaging the bearings.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、直流電動機の基準となる一方の端子側の電位変動を低減する直流電動機の制御装置を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a control device for a DC motor that reduces potential fluctuations on one terminal side, which is a reference for the DC motor.

前記課題を解決するため、本発明の実施形態に係る直流電動機の制御装置は、直流電動機へ直流電圧を出力する電力変換器が備える２組のスイッチのそれぞれを制御する直流電動機の制御装置であって、前記直流電圧に応じた電圧差を有するように設定される２つのキャリア比較値と、互いに所定の電圧差を有する２つの三角波キャリアと、に基づいて、前記２組のスイッチのそれぞれのオンまたはオフを制御する制御信号を生成する電圧指令器と、前記電力変換器の１組のスイッチの一方がオフで他方がオンである状態を継続させるために、前記電圧指令器に、前記２つのキャリア比較値の一方を前記２つの三角波キャリアが取り得る最大値または最小値と等しい値に設定させる第１の制御を行う、電圧指令判断器と、を備える。 In order to solve the above problems, the DC electric motor control device according to the embodiment of the present invention is a DC electric motor control device that controls each of two sets of switches included in the power converter that outputs a DC voltage to the DC electric motor. Then, based on the two carrier comparison values set to have a voltage difference according to the DC voltage and the two triangular wave carriers having a predetermined voltage difference from each other, each of the two sets of switches is turned on. Alternatively, the voltage commander, which generates a control signal for controlling off, and the voltage commander, in order to keep one of the switches of the power converter off and the other on, the two. A voltage command determining device is provided, which performs a first control for setting one of the carrier comparison values to a value equal to the maximum value or the minimum value that the two triangular wave carriers can take.

また、本発明の実施形態に係る直流電動機の制御装置は、前記電圧指令判断器が、前記２つのキャリア比較値の電圧差が前記所定の電圧差以上の場合に、前記第１の制御を行い、前記２つのキャリア比較値の電圧差が前記所定の電圧差未満の場合に、前記電圧指令器に、前記２つのキャリア比較値の両方を前記最小値から前記最大値の間の値に設定させる第２の制御を行ってもよい。 Further, in the control device for the DC motor according to the embodiment of the present invention, the voltage command determining device performs the first control when the voltage difference between the two carrier comparison values is equal to or greater than the predetermined voltage difference. When the voltage difference between the two carrier comparison values is less than the predetermined voltage difference, the voltage commander is made to set both of the two carrier comparison values to a value between the minimum value and the maximum value. A second control may be performed.

本発明の実施形態によれば、直流電動機の基準となる一方の端子側の電位変動を低減する直流電動機の制御装置を提供できる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a control device for a DC motor that reduces potential fluctuations on one terminal side, which is a reference for the DC motor.

本発明の一実施形態に係る直流電動機の制御装置を用いるシステムの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the system which uses the control device of the DC motor which concerns on one Embodiment of this invention. 図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る直流電動機の制御装置が制御する電力変換器の構成を例示する図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の電力変換器のスイッチングパターンを示す図である。FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration of a power converter controlled by a control device for a DC motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is a diagram showing a switching pattern of the power converter of FIG. 2A. 図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、＋の電圧を出力する場合の制御装置の動作を説明するための図である。3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the control device when a positive voltage is output. 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、−の電圧を出力する場合の制御装置の動作を説明するための図である。4 (A) and 4 (B) are diagrams for explaining the operation of the control device when a negative voltage is output. 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、＋の電圧を出力する場合の比較例の制御装置の動作を説明するための図である。5 (A) and 5 (B) are diagrams for explaining the operation of the control device of the comparative example when a positive voltage is output. 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、−の電圧を出力する場合の比較例の制御装置の動作を説明するための図である。6 (A) and 6 (B) are diagrams for explaining the operation of the control device of the comparative example when the negative voltage is output. 図７は、制御装置が行うキャリア比較値の電圧差と所定の電圧差（ｄＶ）との比較を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the comparison between the voltage difference of the carrier comparison value and the predetermined voltage difference (dV) performed by the control device. 比較例の制御装置を用いるシステムの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the system which uses the control device of the comparative example.

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（直流電動機の制御装置を用いるシステム）
図１は本実施形態に係る制御装置１０を用いるシステムの構成を例示する図である。図１のシステムは、本実施形態に係る制御装置１０の他に、電源装置１、電力変換器２および直流電動機４を備える。制御装置１０は、直流電動機４へ直流電圧を出力する電力変換器２が備える２組のスイッチ（図２（Ａ）参照）のそれぞれを制御することによって、直流電動機４を制御する。 (System using DC motor control device)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system using the control device 10 according to the present embodiment. The system of FIG. 1 includes a power supply device 1, a power converter 2, and a DC motor 4 in addition to the control device 10 according to the present embodiment. The control device 10 controls the DC motor 4 by controlling each of the two sets of switches (see FIG. 2A) included in the power converter 2 that outputs a DC voltage to the DC motor 4.

電力変換器２は電源装置１から直流電圧を受け取る。電力変換器２と電源装置１とを接続する２つのノードのうち高電位側をＰとし、低電位側をＮとする。また、電力変換器２は電源装置１からの直流電圧を、三角波キャリアを用いてＰＷＭ出力する。電力変換器２は、任意の大きさの電圧を出力する場合に、ＰＷＭ波形の１周期における時間平均値が所望の電圧となるように通流率を変化させてＰＷＭ出力する。図１に示すように、電力変換器２は、直流電動機４の＋側端子および−側端子と接続される。ＰＷＭ波形の１周期における時間平均値で直流電動機４の＋側端子が−側端子よりも高電位である場合、電力変換器２が直流電動機４に対して＋の電圧を出力するという。また、ＰＷＭ波形の１周期における時間平均値で直流電動機４の＋側端子が−側端子よりも低電位である場合、電力変換器２が直流電動機４に対して−の電圧を出力するという。 The power converter 2 receives a DC voltage from the power supply device 1. Of the two nodes connecting the power converter 2 and the power supply device 1, the high potential side is P and the low potential side is N. Further, the power converter 2 PWM outputs the DC voltage from the power supply device 1 using a triangular wave carrier. When the power converter 2 outputs a voltage of an arbitrary magnitude, the power converter 2 changes the flow rate so that the time average value in one cycle of the PWM waveform becomes a desired voltage and outputs the PWM. As shown in FIG. 1, the power converter 2 is connected to the + side terminal and the − side terminal of the DC motor 4. When the + side terminal of the DC motor 4 has a higher potential than the-side terminal in the time average value in one cycle of the PWM waveform, the power converter 2 is said to output a + voltage to the DC motor 4. Further, when the + side terminal of the DC motor 4 has a lower potential than the − side terminal in the time average value in one cycle of the PWM waveform, the power converter 2 is said to output a − voltage to the DC motor 4.

制御装置１０は、電圧指令器３と、電圧指令判断器５と、を備える。 The control device 10 includes a voltage commander 3 and a voltage commander 5.

電圧指令器３は、２つのキャリア比較値と、２つの三角波キャリアと、に基づいて、電力変換器２の２組のスイッチのそれぞれのオンまたはオフを制御する制御信号を生成する。２つのキャリア比較値は、直流電動機４に供給される直流電圧に応じた電圧差を有するように設定される。２つの三角波キャリアは互いに所定の電圧差（電圧差ｄＶ、図３（Ａ）参照）を有する。 The voltage commander 3 generates a control signal for controlling the on or off of each of the two sets of switches of the power converter 2 based on the two carrier comparison values and the two triangular wave carriers. The two carrier comparison values are set so as to have a voltage difference corresponding to the DC voltage supplied to the DC motor 4. The two triangular wave carriers have a predetermined voltage difference (voltage difference dV, see FIG. 3A) from each other.

電圧指令判断器５は、電圧指令器３に適切な２つのキャリア比較値を設定させる。本実施形態において、電圧指令判断器５は、電圧指令器３に、２つのキャリア比較値の一方を２つの三角波キャリアが取り得る最大値または最小値と等しい値に設定させる第１の制御を行う。第１の制御の詳細については後述する。 The voltage commander 5 causes the voltage commander 3 to set two appropriate carrier comparison values. In the present embodiment, the voltage commander 5 performs the first control of causing the voltage commander 3 to set one of the two carrier comparison values to a value equal to the maximum value or the minimum value that the two triangular wave carriers can take. .. The details of the first control will be described later.

（電力変換器のスイッチ）
図２（Ａ）は、本実施形態に係る直流電動機４の制御装置１０が制御する電力変換器２の構成を示す図である。電力変換器２は２組（４つ）のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４を備える。ノードＰに一端が接続されたスイッチＳＷ１と、ノードＮに一端が接続されたスイッチＳＷ３と、が１組のスイッチである。また、ノードＰに一端が接続されたスイッチＳＷ２と、ノードＮに一端が接続されたスイッチＳＷ４と、が他の１組のスイッチである。スイッチＳＷ１の他端と、スイッチＳＷ３の他端と、が接続された接続点は、直流電動機４の＋側端子と接続される。スイッチＳＷ２の他端と、スイッチＳＷ４の他端と、が接続された接続点は、直流電動機４の−側端子と接続される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４のそれぞれは、制御装置１０からの制御信号に従ってオンまたはオフの状態となる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４は例えばＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、特に限定されるものではない。 (Power converter switch)
FIG. 2A is a diagram showing a configuration of a power converter 2 controlled by a control device 10 of the DC motor 4 according to the present embodiment. The power converter 2 includes two sets (four) of switches SW1, SW2, SW3 and SW4. A switch SW1 having one end connected to the node P and a switch SW3 having one end connected to the node N are a set of switches. Further, a switch SW2 having one end connected to the node P and a switch SW4 having one end connected to the node N are another set of switches. The connection point to which the other end of the switch SW1 and the other end of the switch SW3 are connected is connected to the + side terminal of the DC motor 4. The connection point to which the other end of the switch SW2 and the other end of the switch SW4 are connected is connected to the − side terminal of the DC motor 4. Each of the switches SW1, SW2, SW3 and SW4 is turned on or off according to the control signal from the control device 10. The switches SW1, SW2, SW3 and SW4 are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), but are not particularly limited.

図２（Ｂ）は、電力変換器２が備えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４のスイッチングパターンを示す図である。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４は、制御装置１０からの制御信号に従って、少なくとも図２（Ｂ）のスイッチングパターン（ａ）〜（ｄ）の状態をとる。しかし、各組のスイッチが同時にオンとなることはない。 FIG. 2B is a diagram showing switching patterns of switches SW1, SW2, SW3 and SW4 included in the power converter 2. The switches SW1, SW2, SW3 and SW4 take at least the states of the switching patterns (a) to (d) of FIG. 2B according to the control signal from the control device 10. However, the switches of each set are not turned on at the same time.

（第１の制御）
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、＋の電圧を出力する場合の制御装置１０の動作を説明するための図である。図３（Ａ）は、電圧指令器３で用いられる、キャリア比較値＋ＣＡＲと、キャリア比較値−ＣＡＲと、第１の三角波キャリアと、第２の三角波キャリアと、の関係の一例を示す図である。ここで、キャリア比較値＋ＣＡＲおよびキャリア比較値−ＣＡＲは、電圧指令判断器５からの指示によって電圧指令器３で設定される信号である。図３（Ａ）の縦軸は電圧である。また、図３（Ａ）の横軸は時間である。 (First control)
3A and 3B are diagrams for explaining the operation of the control device 10 when a positive voltage is output. FIG. 3A is a diagram showing an example of the relationship between the carrier comparison value + CAR, the carrier comparison value-CAR, the first triangular wave carrier, and the second triangular wave carrier used in the voltage commander 3. is there. Here, the carrier comparison value + CAR and the carrier comparison value-CAR are signals set by the voltage commander 3 according to an instruction from the voltage command determination device 5. The vertical axis of FIG. 3A is the voltage. The horizontal axis of FIG. 3A is time.

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に対応して、電圧指令器３が生成する制御信号を示す図である。図３（Ｂ）の太い実線で示される制御信号は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４のそれぞれをオンまたはオフにする。また、スイッチングパターンはスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３およびＳＷ４の状態の組合せを示すものであり、図２（Ｂ）に対応する。 FIG. 3B is a diagram showing a control signal generated by the voltage commander 3 corresponding to FIG. 3A. The control signal shown by the thick solid line in FIG. 3B turns the switches SW1, SW2, SW3 and SW4 on or off, respectively. Further, the switching pattern shows a combination of the states of the switches SW1, SW2, SW3 and SW4, and corresponds to FIG. 2B.

図３（Ａ）に示すように、電圧指令器３は２つの三角波キャリアを用いる。第１の三角波キャリアはノードＰ側のスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の制御の判定に用いられる。また、第２の三角波キャリアはノードＮ側のスイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の制御の判定に用いられる。第１の三角波キャリアと第２の三角波キャリアとは、互いに所定の電圧差ｄＶを有する。所定の電圧差ｄＶが設けられていることによって、各組のスイッチが同時にオンとなることを防止することができる。つまり、電圧差ｄＶが存在することによって、各組の一方のスイッチの切り替えと他方のスイッチの切り替えとの間に、２つのスイッチが共にオフとなるデッドタイムが生じる。所定の電圧差ｄＶの大きさは、要求されるデッドタイムの長さに応じて調整される。 As shown in FIG. 3A, the voltage commander 3 uses two triangular wave carriers. The first triangular wave carrier is used for determining the control of the switch SW1 and the switch SW2 on the node P side. Further, the second triangular wave carrier is used for determining the control of the switch SW3 and the switch SW4 on the node N side. The first triangular wave carrier and the second triangular wave carrier have a predetermined voltage difference dV from each other. By providing a predetermined voltage difference dV, it is possible to prevent each set of switches from being turned on at the same time. That is, the existence of the voltage difference dV causes a dead time in which both of the two switches are turned off between the switching of one switch of each set and the switching of the other switch. The magnitude of the predetermined voltage difference dV is adjusted according to the required length of dead time.

また、図３（Ａ）に示すように、電圧指令器３は２つのキャリア比較値を用いる。キャリア比較値＋ＣＡＲは、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３の制御の判定に用いられる。また、キャリア比較値−ＣＡＲは、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４の制御の判定に用いられる。本実施形態において電力変換器２が直流電動機４に対して＋の電圧を出力する場合に、電圧指令判断器５は、電圧指令器３にキャリア比較値−ＣＡＲを最小値Ｖ_ｍｉｎと等しい値に設定させる。ここで、最小値Ｖ_ｍｉｎは、第２の三角波キャリアが取り得る最小の電圧値である。なお、最小値Ｖ_ｍｉｎは一例として０であってもよい。 Further, as shown in FIG. 3A, the voltage commander 3 uses two carrier comparison values. The carrier comparison value + CAR is used for determining the control of the switch SW1 and the switch SW3. Further, the carrier comparison value-CAR is used for determining the control of the switch SW2 and the switch SW4. In the present embodiment, when the power converter 2 outputs a positive voltage to the DC motor 4, the voltage command determining device 5 sets the carrier comparison value −CAR to the voltage commander 3 to a value equal to the minimum value V _min. Let it be set. Here, the minimum value V _min is the minimum voltage value that the second triangular wave carrier can take. The minimum value V _min may be 0 as an example.

また、電圧指令判断器５は、他方のキャリア比較値＋ＣＡＲが、キャリア比較値−ＣＡＲとの間で直流電動機４に出力する直流電圧に応じた電圧差をとるように、電圧指令器３にキャリア比較値＋ＣＡＲを設定させる。図３（Ａ）の例では、直流電動機４に出力する直流電圧は、第１の三角波キャリアが取り得る最大値Ｖ_ｍａｘと第２の三角波キャリアが取り得る最小値Ｖ_ｍｉｎとの差の約３分の２の電圧値となる。そして、電圧指令判断器５は、電圧指令器３が２つのキャリア比較値と２つの三角波キャリアと、に基づいて生成した制御信号を、電力変換器２に出力する。このとき、図３（Ｂ）に示すように、電圧指令器３が生成した制御信号は、スイッチＳＷ２がオフでスイッチＳＷ４がオンである状態を継続させる。なお、電圧指令器３が生成した制御信号は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３についてはオンとオフとが切り替わるように制御する。 Further, the voltage commander 5 has a carrier on the voltage commander 3 so that the other carrier comparison value + CAR takes a voltage difference between the carrier comparison value and the CAR according to the DC voltage output to the DC motor 4. The comparison value + CAR is set. In the example of FIG. 3A, the DC voltage output to the DC motor 4 is about 3 of the difference between the maximum value V _max that the first triangular wave carrier can take and the minimum value V _min that can be taken by the second triangle wave carrier. The voltage value is half. Then, the voltage commander 5 outputs a control signal generated by the voltage commander 3 based on the two carrier comparison values and the two triangular wave carriers to the power converter 2. At this time, as shown in FIG. 3B, the control signal generated by the voltage commander 3 keeps the switch SW2 off and the switch SW4 on. The control signal generated by the voltage commander 3 is controlled so that the switch SW1 and the switch SW3 are switched on and off.

図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、−の電圧を出力する場合の制御装置１０の動作を説明するための図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、それぞれ図３（Ａ）および図３（Ｂ）に対応しており、同じ要素については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 4 (A) and 4 (B) are diagrams for explaining the operation of the control device 10 when a negative voltage is output. 4 (A) and 4 (B) correspond to FIGS. 3 (A) and 3 (B), respectively, and the same elements are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図４（Ａ）に示すように、本実施形態において電力変換器２が直流電動機４に対して−の電圧を出力する場合に、電圧指令判断器５は、電圧指令器３にキャリア比較値−ＣＡＲを最大値Ｖ_ｍａｘと等しい値に設定させる。 As shown in FIG. 4A, when the power converter 2 outputs a − voltage to the DC motor 4 in the present embodiment, the voltage command determining device 5 outputs a carrier comparison value to the voltage commander 3. Set the CAR to a value equal to the maximum value V _max .

また、図４（Ｂ）に示すように、電圧指令器３が生成した制御信号は、スイッチＳＷ２がオンでスイッチＳＷ４がオフである状態を継続させる。なお、電圧指令器３が生成した制御信号は、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３についてはオンとオフとが切り替わるように制御する。 Further, as shown in FIG. 4B, the control signal generated by the voltage commander 3 keeps the switch SW2 on and the switch SW4 off. The control signal generated by the voltage commander 3 is controlled so that the switch SW1 and the switch SW3 are switched on and off.

上記のように、電圧指令判断器５が、２つのキャリア比較値の一方（例えばキャリア比較値−ＣＡＲ）を２つの三角波キャリアが取り得る最大値Ｖ_ｍａｘまたは最小値Ｖ_ｍｉｎと等しい値に設定させる制御を、第１の制御とする。第１の制御によって、電力変換器２の１組のスイッチの一方がオフで他方がオンである状態を継続させることが可能である。 As described above, the voltage command judge 5 sets one of the two carrier comparison values (for example, carrier comparison value-CAR) to a value equal to the maximum value V _max or the minimum value V _min that the two triangle wave carriers can take. The control is the first control. By the first control, it is possible to keep one of the switches of the power converter 2 off and the other on.

（比較例）
ここで、図８を参照して、比較例の直流電動機の制御装置１０Ａを示しながら、本実施形態の直流電動機の制御装置１０の効果について説明する。 (Comparison example)
Here, with reference to FIG. 8, the effect of the DC motor control device 10 of the present embodiment will be described while showing the DC motor control device 10A of the comparative example.

図８は、比較例の直流電動機の制御装置１０Ａの図である。制御装置１０Ａは電圧指令器３を備える。つまり、制御装置１０Ａは第１の制御を実行する電圧指令判断器５を備えていない。なお、その他については図１と同様であり、詳細な説明を省略する。 FIG. 8 is a diagram of a DC motor control device 10A of a comparative example. The control device 10A includes a voltage commander 3. That is, the control device 10A does not include the voltage command determining device 5 that executes the first control. Others are the same as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、＋の電圧を出力する場合の比較例の制御装置１０Ａの動作を説明するための図である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、それぞれ図３（Ａ）および図３（Ｂ）に対応しており、同じ要素については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 5 (A) and 5 (B) are diagrams for explaining the operation of the control device 10A of the comparative example when a positive voltage is output. 5 (A) and 5 (B) correspond to FIGS. 3 (A) and 3 (B), respectively, and the same elements are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

比較例において、電力変換器２が直流電動機４に対して＋の電圧を出力する場合に、電圧指令器３は、キャリア比較値＋ＣＡＲおよびキャリア比較値−ＣＡＲを、２つの三角波キャリアが取り得る最小値Ｖ_ｍｉｎから最大値Ｖ_ｍａｘの間の値に設定する。電圧指令器３は、
キャリア比較値＋ＣＡＲが、キャリア比較値−ＣＡＲとの間で直流電動機４に出力する直流電圧に応じた電圧差をとるように設定する。図５（Ａ）の例では、直流電動機４に出力する直流電圧は、第１の三角波キャリアが取り得る最大値Ｖ_ｍａｘと第２の三角波キャリアが取り得る最小値Ｖ_ｍｉｎとの差の約３分の１の電圧値となる。 In the comparative example, when the power converter 2 outputs a positive voltage to the DC motor 4, the voltage commander 3 sets the carrier comparison value + CAR and the carrier comparison value − CAR as the minimum that the two triangular wave carriers can take. Set to a value between the value V _min and the maximum value V _max . The voltage commander 3
The carrier comparison value + CAR is set so as to take a voltage difference between the carrier comparison value and CAR according to the DC voltage output to the DC motor 4. In the example of FIG. 5A, the DC voltage output to the DC motor 4 is about 3 of the difference between the maximum value V _max that the first triangular wave carrier can take and the minimum value V _min that can be taken by the second triangle wave carrier. The voltage value is one-third.

比較例では、図５（Ｂ）に示すように、電圧指令器３が生成した制御信号は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の全てについて、オンとオフとが切り替わるように制御する。 In the comparative example, as shown in FIG. 5B, the control signal generated by the voltage commander 3 controls all of the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 so as to be switched on and off. ..

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、−の電圧を出力する場合の比較例の制御装置１０Ａの動作を説明するための図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、それぞれ図５（Ａ）および図５（Ｂ）に対応しており、同じ要素については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 6A and 6B are diagrams for explaining the operation of the control device 10A of the comparative example when the negative voltage is output. 6 (A) and 6 (B) correspond to FIGS. 5 (A) and 5 (B), respectively, and the same elements are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

図６（Ａ）に示すように、電力変換器２が直流電動機４に対して−の電圧を出力する場合にも、電圧指令器３は、キャリア比較値＋ＣＡＲおよびキャリア比較値−ＣＡＲを、２つの三角波キャリアが取り得る最小値Ｖ_ｍｉｎから最大値Ｖ_ｍａｘの間の値に設定する。図６（Ａ）は、図５（Ａ）のキャリア比較値＋ＣＡＲとキャリア比較値−ＣＡＲとを入れ替えた状態に対応する。 As shown in FIG. 6A, even when the power converter 2 outputs a − voltage to the DC motor 4, the voltage commander 3 sets the carrier comparison value + CAR and the carrier comparison value −CAR to 2. Set the value between the minimum value V _min and the maximum value V _{max that} can be taken by one triangular wave carrier. FIG. 6 (A) corresponds to a state in which the carrier comparison value + CAR and the carrier comparison value-CAR of FIG. 5 (A) are exchanged.

また、図６（Ｂ）に示すように、電圧指令器３が生成した制御信号は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の全てについて、オンとオフとが切り替わるように制御する。 Further, as shown in FIG. 6B, the control signal generated by the voltage commander 3 controls all of the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 so as to be switched on and off.

図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に例示したように、比較例の直流電動機の制御装置１０Ａは、接続点が直流電動機４の−側端子と接続されているスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４の状態（オンまたはオフ）を変動させる。そのため、直流電動機４の基準となる端子（例えば−側端子）が所定の電位に固定されず、電位が大きく変動する。 As illustrated in FIGS. 5 (B) and 6 (B), in the control device 10A of the DC motor of the comparative example, the states of the switch SW2 and the switch SW4 whose connection points are connected to the − side terminal of the DC motor 4. Fluctuate (on or off). Therefore, the reference terminal (for example, the − side terminal) of the DC motor 4 is not fixed to a predetermined potential, and the potential fluctuates greatly.

一方、本実施形態に係る直流電動機の制御装置１０は、上記の第１の制御を行うことによって、１組のスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ４について、一方のスイッチがオンで他方のスイッチがオフである状態を継続させる。そのため、直流電動機４の基準となる端子を継続して所定の電位（例えばノードＮまたはノードＰの電位）であるようにできる。 On the other hand, the control device 10 of the DC motor according to the present embodiment is in a state where one switch is on and the other switch is off for one set of switches SW2 and SW4 by performing the first control described above. To continue. Therefore, the reference terminal of the DC motor 4 can be continuously set to a predetermined potential (for example, the potential of the node N or the node P).

（変形例）
本発明を諸図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 (Modification example)
Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications and modifications are within the scope of the present invention.

例えば、電圧指令判断器５は、図５（Ａ）〜図６（Ｂ）に示されるような比較例の制御装置１０Ａと同じ制御を行うことが可能である。ここで、電圧指令判断器５が、電圧指令器３に、２つのキャリア比較値の両方（キャリア比較値＋ＣＡＲおよびキャリア比較値−ＣＡＲ）を最小値Ｖ_ｍｉｎから最大値Ｖ_ｍａｘの間の値に設定させる制御を、第２の制御とする。電圧指令判断器５は、第１の制御だけでなく、第２の制御を実行可能である。電圧指令判断器５は、状況に応じて、第１の制御と第２の制御とを切り替えて実行してもよい。 For example, the voltage command determining device 5 can perform the same control as the control device 10A of the comparative example as shown in FIGS. 5 (A) to 6 (B). Here, the voltage commander 5 causes the voltage commander 3 to set both of the two carrier comparison values (carrier comparison value + CAR and carrier comparison value-CAR) to a value between the minimum value V _min and the maximum value V _max. The control to be set is the second control. The voltage command determining device 5 can execute not only the first control but also the second control. The voltage command determining device 5 may switch between the first control and the second control depending on the situation.

図７は、変形例の制御装置１０が行う第１の制御と第２の制御とを切り替えについて説明するための図である。変形例において、電圧指令判断器５は、キャリア比較値の電圧差と所定の電圧差（ｄＶ）との大小関係に応じて、第１の制御と第２の制御とを切り替える。図７の例では、キャリア比較値＋ＣＡＲとキャリア比較値−ＣＡＲとは、直流電動機４に出力する直流電圧に応じて、時間の経過とともに変化している。図７の時間領域Ａ_０および時間領域Ａ_４では、第１の三角波キャリアが取り得る最大値Ｖ_ｍａｘと第２の三角波キャリアが取り得る最小値Ｖ_ｍｉｎとの差に対応する電圧が出力される。また、図７の時間領域Ａ_１および時間領域Ａ_３では、直流電動機４に出力する直流電圧の大きさは時間領域Ａ_０および時間領域Ａ_４よりも小さくなっているが、所定の電圧差（ｄＶ）以上である。そして、図７の時間領域Ａ_２では、直流電動機４に出力する直流電圧の大きさは所定の電圧差（ｄＶ）未満である。 FIG. 7 is a diagram for explaining switching between the first control and the second control performed by the control device 10 of the modified example. In the modified example, the voltage command determining device 5 switches between the first control and the second control according to the magnitude relationship between the voltage difference of the carrier comparison value and the predetermined voltage difference (dV). In the example of FIG. 7, the carrier comparison value + CAR and the carrier comparison value − CAR change with the passage of time according to the DC voltage output to the DC motor 4. In the time domain A ₀ and the time domain A _{4 of} FIG. 7, the voltage corresponding to the difference between the maximum value V _max that the first triangular wave carrier can take and the minimum value V _min that the second triangle wave carrier can take is output. .. Further, in the time domain A ₁ and the time domain A _{3 of} FIG. 7, the magnitude of the DC voltage output to the DC motor ₄ is smaller than that in the time domain A ₀ and the time domain A ₄ , but a predetermined voltage difference ( dV) or more. Then, in the time domain A _{2 of} FIG. 7, the magnitude of the DC voltage output to the DC motor 4 is less than a predetermined voltage difference (dV).

図７のような時間変化を示す場合に、変形例の制御装置１０は、２つのキャリア比較値の電圧差が所定の電圧差以上である時間領域Ａ_０，Ａ_１，Ａ_３およびＡ_４において第１の制御を行う。変形例の制御装置１０は、２つのキャリア比較値の電圧差が所定の電圧差未満である時間領域Ａ_２において、第２の制御を行う。 When showing a time change as shown in FIG. 7, the control device 10 of the modified example is in the time domain A ₀ , A ₁ , A ₃ and A ₄ in which the voltage difference between the two carrier comparison values is equal to or more than a predetermined voltage difference. The first control is performed. The control device 10 of the modified example performs the second control in the time domain A ₂ in which the voltage difference between the two carrier comparison values is less than a predetermined voltage difference.

ここで、上記の実施形態の制御装置１０では第１の制御だけが実行される。そのため、２つのキャリア比較値の電圧差が所定の電圧差未満である場合に、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ４の全てについて、継続してオンまたはオフの状態であるように制御される。つまり、上記の実施形態の制御装置１０では、所定の電圧差未満の直流電圧を直流電動機４に出力することはできなかった。 Here, in the control device 10 of the above embodiment, only the first control is executed. Therefore, when the voltage difference between the two carrier comparison values is less than a predetermined voltage difference, all of the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 are controlled to be continuously on or off. To. That is, in the control device 10 of the above embodiment, it was not possible to output a DC voltage less than a predetermined voltage difference to the DC motor 4.

変形例の制御装置１０を用いれば、２つのキャリア比較値の電圧差が所定の電圧差未満である図７の時間領域Ａ_２において、第２の制御が行われる。そのため、時間領域Ａ_２においても、２つのキャリア比較値の電圧差に応じた直流電圧を直流電動機４に出力することが可能である。 If the control device 10 of the modified example is used, the second control is performed in the time domain A ₂ of FIG. 7 in which the voltage difference between the two carrier comparison values is less than a predetermined voltage difference. Therefore, even in the time domain A ₂ , it is possible to output the DC voltage corresponding to the voltage difference between the two carrier comparison values to the DC motor 4.

１電源装置
２電力変換器
３電圧指令器
４直流電動機
５電圧指令判断器
１０，１０Ａ制御装置 1 Power supply device 2 Power converter 3 Voltage commander 4 DC motor 5 Voltage command judge 10, 10A Control device

Claims

It is a control device for a DC motor that controls each of the two sets of switches provided in a power converter that outputs a DC voltage to the DC motor.
On or off of each of the two sets of switches based on two carrier comparison values set to have a voltage difference according to the DC voltage and two triangular wave carriers having a predetermined voltage difference from each other. A voltage commander that generates a control signal to control
The maximum that the two triangular wave carriers can take one of the two carrier comparison values with the voltage commander in order to keep one of the switches of the power converter off and the other on. A control device for a DC motor, comprising a voltage command determiner, which performs a first control to set a value or a value equal to a minimum value.

The voltage command judgment device is
When the voltage difference between the two carrier comparison values is equal to or greater than the predetermined voltage difference, the first control is performed.
When the voltage difference between the two carrier comparison values is less than the predetermined voltage difference, the voltage commander is made to set both of the two carrier comparison values to a value between the minimum value and the maximum value. The control device for a DC motor according to claim 1, which controls 2.