JPH02131389A - 正弦波発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 回転方向あるいは直線方向に移動する移動体の位置や速
度の制御装置に係り特にエンコーダの信号によりアップ
・ダウンするカウンタと正弦波ＲＯＭ　（リードオンリ
メモリ）を用いて電流指令を発生させるとき、Ｕ／Ｄカ
ウンタ（アップ・ダウンカウンタ）のビット数が制約さ
れた場合そのビット数以上の正弦波ＲＯＭアドレスを表
現できる装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図に従来の回転体や移動体の構成図を示す。

１は商用電源、２は商用電源１を直流に変換する整流器
、３は直流から可変周波数の交流に変換するインバータ
、４は回転子に永久磁石を有するブラシレス電動機、５
は位相差９０度の２相出力を発生するパルス発生器であ
る．パルス発生器５は２相出力を有し、１相分のパルス
は誘起電圧の電気角で３６０度内にＰＥ個のパルスを出
力する。

６はブラシレス電動機４が回転したときに発生する各相
の誘起電圧に同期してパルスが発生するように回転子に
取り付けた磁極検出器である。７は磁極検出器６から出
力した磁極検出信号により回転子の位置を決める磁極検
出回路である。８はデータパス、９はアツプダウンカウ
ンタ、１０はアツプダウンカウンタ８の出力ポートであ
る。１１は正弦波ＲＯＭＵ．１２は正弦波ＲＯＭＶ。そ
れぞれのＲＯＭには、ブラシレス電動機４が回転したと
きに発生する誘起電圧のＵ相，■相に相当すされている
。１３はマイクロコンピュータである。

１４は速度制御計算を行なった結果の電流指令値をＤ／
Ａ変換するものである。１５はＡＳＲ出力Ｄ／Ａ変換回
路１４から出力された電流指令値と正弦波ＲＯＭＵＩＩ
のデータを乗算するＤ／Ａ乗算Ｕ回路である。１７はイ
ンバータ３のゲート信号を供給するゲート回路である。

１００は電流指令発生部分を示す。

このような制御手法に類するものとして、特開昭６１−
１１０２４５号公報記載のものがある。

次に、従来のブラシレス電動機の駆動方法について述べ
る。初期始動時において．Ｕ／Ｄカウンタは磁極検出回
路７で検出した回転子の位置データにより誘起電圧と電
流指令がほぼ等しくなるように初期設定される。初期設
定を終えたＵ／Ｄカウンタはその後パルス発生器５の出
力パルス信号により動作する。アツプダウンカウンタの
出力は磁極検出器６により誘起電圧に一致した正確なア
ドレスを正弦波ＲＯＭＵ　１１及び正弦波ＲＯＭＶ１２
に与える．以上の方法により発生した正弦波の位相がブ
ラシレス電動機４に流す電流の位相を決定する。巻線電
流の大きさは，速度制御計算を行なった結果の電流指令
値をＤ／Ａ変換したＡＳＲ出力と正弦波ＲＯＭの出力を
乗算することにより決定する。

次に従来の正弦波発生方法のブロック図を第３図に示す
。２２はパルス発生器５からの２相（Ａ相，Ｂ相）のパ
ルス信号により正転，逆転を判別する回路である．２３
はアツプダウンカウンタ９の最大値を決める設定値、２
４は前記のアツプダウンカウンタ９と設定値２３の値を
比較するデジタル比較器である。５及び９〜１２は第２
図の記号と同一である． 第４図にアップダウンカウンタの出力と発生する正弦波
の状況図を示す。たとえば，アツプダウンカウンタはパ
ルス発生器によって発生するＡ相信号の立ち上がり（ま
たは立ち下がり）エッジでアップ（またはダウン）カウ
ントされる。正転の場合，アツプダウンカウンタ９の出
力値と設定値２３が一致するとアツプダウンカウンタ９
はクリアされる。一方、逆転の場合、アツプダウンカウ
ンタ９の出力値が０になると、設定値２３をアツプダウ
ンカウンタ９に書き込み、順次カウントダウンしてゆく
。以上のように、アツプダウンカウンタ９は、誘起電圧
の１サイクルにＯから設定値ＰＥの範囲で動作する。ア
ツプダウンカウンタ９の出力値が出力ポート１０を介し
て正弦波ＲＯＭ旧１及び正弦波ＲＯＭＶ１２のアドレス
を決定する。アップダウンカウンタ９は、Ａ相パルス信
号の立ち上がりエッジでアップカウントするためアップ
ダウンカウンタ９の最大値は、パルス発生器が１サイク
ルに発生するパルス数ＰＨに依存する。たとえば、ＰＨ
　＝７５０　（＝＃＄２ＥＥ）の場合、アップダウンカ
ウンタは１０ビット要することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、アップダウンカウンタは、Ａ相
パルス信号の立ち上がりエッジでアップカウントする。

そのため、アップダウンカウンタに要するビット数はパ
ルス発生器が１サイクルに発生するパルス数ＰＥに依存
していた。たとえば、ＰＥ＝７５０の場合、アップダウ
ンカウンタは１２ビット表現となる。ところが、アップ
ダウンカウンタとして使用できるビット数に制約がある
場合、従来方式では正弦波ＲＯＭアドレスを決定するこ
とができない問題点を有する。

また、正弦波ＲＯＭＵと正弦波ＲＯＭＶの２つを持つと
、デジタル基板における面積が増大する間厘があった。

本発明の目的は、８ビットのアップダウンカウンタを使
用しながら、移動体の分解能を低下することなく連続的
な正弦波を発生させ、且っＵとＶの正弦波ＲＯＭを１つ
縮小することにある。

〔課迎を解決するための手段〕

上記目的は、制約された８ビットのアップダウンカウン
タの上位にさらに別の信号（Ｕ相，Ｖ相Ｗ相信号，Ｕ／
Ｖ切替信号、正転／逆転信号）を付け加えることにより
，アドレスを広範囲に拡張し、複数の正弦波を発生させ
ることにより達成される。

〔作用〕

回転体や移動体の誘起電圧に一致した正弦波を出力する
正弦波ＲＯＭのアドレスは、アップダウンカウンタの出
力とその上位に正転／逆転信号，Ｕ／Ｖ切替信号，Ｕ相
，■相，Ｗ相を追加して決定される。アップダウンカウ
ンタは８ビットまでカウントアップする。Ｕ相，■相，
Ｗ相は互いに１２０゜位相がずれた誘起電圧と同相の信
号である。Ｕ／Ｖ切替信号は，１ヶの正弦波ＲＯＭに格
納されたＵ相とＶ相のデータを交直に取り出す信号であ
る。正転／逆転信号は、マイクロコンピュータでの速度
制御の演算結果が正ならば゛０″を選択し、演算結果が
負ならば１１　１　ｊ＋を選択する。

正転／逆転信号、Ｕ／Ｖ切替信号，Ｕ相，■相，Ｗ相，
アップダウンヵウンタ（８ビット）の出カを合わせた、
１３ビットが以上の動作を行なう。

それにより、正転及び逆転時のＵ相，■相の正弦波ＲＯ
Ｍのアドレスを決定する。

〔実施例〕

以下、速度制御する場合における電流指令発生の一実施
例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るブロック図である。

５は２相のパルスを発生するパルス発生器で、通常エン
コーダと呼ばれているものである。９はアツプダウンカ
ウンタである。１８は正転時にアツプダウンカウンタ９
に転送するデータを格納したレジスタ，１９は逆転時に
アップダウンヵウンタ９に転送するデータを格納したレ
ジスタである．２０は正転レジスタ１８及び逆転レジス
タ１９に格納されたデータをアップダウンカウンタ９に
転送するタイミングとなるＦＣ信号，ＢＣ信号を発生さ
せるトリガ回路。７は磁極検出回路である。

２１は正転Ｕ相，正転Ｖ相，逆転Ｕ相，逆転■相のデー
タを格納した正弦波ＲＯＭである．第５図は第１図の正
転時の動作を説明するタイムチャートである。第５図は
タイムチャートにおいて、磁極検出回路７の磁極検出出
力Ｕ，Ｖ，Ｗは電動機のＵ相Ｖ相及びＷ相の誘起電圧に
同期して作られる．該Ｕ，Ｖ，Ｗ出力をモード信号とし
た．該モードは誘起電圧３６０度に対し、６０度ごとに
切り替わる．正弦波ＲＯＭ２１のアドレスは下位８ビッ
トにＵ／Ｄカウンタ９の出力１０を割り付け，さらに上
位３ビットに磁極検出出力Ｕ，ｖ，Ｗを割り付ける．ま
た、その上位２ビットに後述するＵ／Ｖ切替信号及び正
転／逆転信号を割り付ける。ＦＣ信号は磁極検出出力■
相がＩｔ　Ｌ　ＩＩＵ相の立ち上がりエッジで発生する
。ＢＣ信号は磁極検出出力Ｖ相がｔｚ　Ｌ”，Ｕ相の立
ち上がりエツジで発生する。パルス発生器５の出力は誘
起電圧３６０度内にＰＥ個のパルスを発生する。Ｕ／Ｄ
カウンタ回路９の出力値はＰＥに依存する。たとえばＰ
Ｅを７５度と仮定すると１回転終了時のカウンタの値は
１６進法で＄２ＥＥとなるが、Ｕ／Ｄカウンタ９は８ビ
ット出力の為、１回転使終了時のＵ／Ｄカウンタの値＄
ＥＥとなる。Ｕ／Ｄカウンタ出力は、第５図に示した通
りである。

＄００はＵ／Ｄカウンタ出力の初期値、＄ＥＥはＵ／Ｄ
カウンタ出力の最終値となる。正転レジスタ１８には初
期値＄ＯＯを格納し、逆転レジスタ１９には最終値＄Ｅ
Ｅを格納する．正転時には、ＦＣ信号で正転レジスタ１
８の値をＵ／Ｄカウンタ回路９に転送し、逆転時にはＢ
Ｃ信号で逆転レジスタ１９の値をＵ／Ｄカウンタ回路９
に転送する。第１図は第２図の電流指令発生部分１００
に相当する． 次に、正転Ｕ相，正転Ｖ相，逆転Ｕ相，逆転Ｖ相の各々
のデータを１個のＲＯＭに格納する手法について述べる
。

これらを１つのＲＯＭに格納するために第１図で説明し
たアドレスの上位にＵ／Ｖ切替信号と正転／逆転信号を
割り付ける。そのタイムチャートを第６図に示す。モー
ドデータは磁極検出回路出力Ｕ，Ｖ，Ｗで決められる各
モードの両端のＵ／Ｄカウンタのデータである．Ｕ／Ｖ
切替信号はＵ相を取り出す場合はｌ（　Ｈ　ＩＴ　．　
Ｖ相を取り出す場合は１１　Ｌ　＋７として切り替えた
。正転／逆転信号は正転の時にはＩｔ　Ｌ　Ｉ＋、逆転
の時にはＩＩ　Ｈ　Ｉ＋とした。

正弦波ＲＯＭのアドレスは、以上の１３ビットで表現す
ると、図中ＲＯＭアドレスＵ，ＲＯＭアドレスＶのよう
になる。従来のＵ／Ｄカウンタは、ＰＥを表現するに足
りるビット数を有していたのでＲＯＭアドレスは０から
ＰＥの範囲で連続である。第６図には従来のＵ／Ｄカウ
ンタの出力を併せ示している。本発明では上位ビットに
磁極検出出力Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ／Ｖ切替信号，正転／逆転
信号を割り付けたため、ＲＯＭアドレスが不連続となる
。不連続なＲＯＭアドレスに対し、同図に示したＲＯＭ
アナログ出力Ｕ．ＲＯＭアナログ出力■に相当するデジ
タルデータを第１図に示す正弦波ＲＯＭ２１に格納する
。各モードにおけるアドレスマップを第７図に示す。

本実施例によれば回転体や移動体が動作するとき不連続
なＲＯＭアドレスを選択するが、正弦波ＲＯＭの出力は
連続な正弦波Ｕ及びＶを得ることができる。

第８図に他の実施例のブロック図、第９図にそのタイム
チャートを示す。

この他実施例によれば、正転レジスタからＵＺＤカウン
タへまたは逆転レジスタからＵ／Ｄカウンタへのデータ
転送は誘起電圧の１サイクルにつき１回であった。この
実施例の目的は誘起電圧の１サイクルに複数回、正転レ
ジスタ（または逆転レジスタ）からＵ／Ｄカウンタにデ
ータを転送して誘起電圧と正弦波出力の位相をより正確
に一致させることにある。すなわち、磁極検出回路出力
Ｕ，Ｖ，Ｗ信号により作られたモードの切替毎にレジス
タからＵ／Ｄカウンタヘ転送を行なう。正転時における
ＦＣ信号は以下の各条件で発生させる。そのタイミング
例を示せば，ＦＣＩ信号はＵ相１１　Ｌ　Ｉｔ　、Ｖ相
の立ち下がりエッジで発生させる。

ＦＣ２信号はＷ相“Ｌ”、Ｕ相の立ち下がりエッジで発
生させる。ＦＣ３信号はＵ相“Ｌ”Ｗ相の立ち上がりエ
ッジで発生させる．ＦＣ４信号はＶ相”Ｌ”．Ｗ相の立
ち下がりエッジで発生させる。

ＦＣ５信号はＶ相“Ｌ”、Ｕ相の立ち上がりエッジで発
生させる。ＦＣ６信号はＷ相Ｉｔ　Ｌ　ＩＩ　Ｖ相の立
ち上がりエッジで発生させる。また，逆転時におけるＢ
Ｃ信号は、ＦＣ信号と同様な方法で発生させる． 別記パルス発生器５の出力パルス数ＰＨに依存して各モ
ードに割り付けるデータが変わる。第９図のタイムチャ
ートにおいて、モード１における最初のモードデータを
Ｍ　１１とし、最終のモードデータをＭｘｚとする．以
下、各モードにおけるモードデータは第９図示す通りで
ある。これらのモードデータを各々レジスタに格納する
． 次にレジスタからＵ／Ｄカウンタへの転送方法を述べる
。たとえば、正転時におけるモード切替信号ＰＣＩ信号
に正転レジスタのデータＭ１ｔがＵ／Ｄカウンタに転送
される。同様にＦＣ２〜ＦＣ６の信号でＭ２１〜ＭＢ１
のデータがＵ／Ｄカウンタに転送される。また、逆転時
におけるモードの切替信号ＢＣＩ〜ＢＣ６はＦＣ信号と
同様，Ｍ１２〜Ｍ　ｓ　ｚ信号をＵ／Ｄカウンタに転送
する。

この実施例によれば、複数個の正転レジスタまたは逆転
レジスタからＵ／Ｄカウンタにデータを転送するように
したので、レジスタの数と同じ回数だけＵ／Ｄカウンタ
にデータが転送され、誘起電圧と正弦波出力の位相をよ
り正確に一致することができる。

第１０図に更に他の実施例のアドレスマップを示す。磁
極検出回路信号Ｕ，Ｖ，Ｗは磁極検出器６の機械的角度
により検出される。磁極検出器には、ばらつきがあり誘
起電圧の位相とＵ，Ｖ，Ｗ信号は常に一致するとは限ら
ない。そのため、各モードに前述の通り格納した正弦波
データの前後にさらに正弦波データを格納した。そのた
め、磁極検出回路信号Ｕ．Ｖ，Ｗの位相がずれても連続
したＲＯＭアナログ出力を得ることができる。

この実施例によれば、各モードごとに格納した正弦波デ
ータの前後にさらに正弦波データを格納することができ
るので磁極検出回路出力Ｕ，Ｖ，Ｗの位相がずれても、
連続したＲＯＭアナログ出力を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、正弦波ＲＯＭアドレスに下位からアッ
プダウンカウンタ出力、既存のＵ相，■相，Ｗ相のパル
ス信号を使用することにより、アツプダウンカウンタの
ビット数が制約されても、ＲＯＭアドレスは、アップダ
ウンカウンタより大きなアドレス空間を得ることができ
る。しかし、Ｕ相，■相，Ｗ相を利用したため、ＲＯＭ
アドレスが不連続になっているが、正弦波ＲＯＭの出力
データは連続した正弦波データを得ることができる。

アップダウンカウンタ、Ｕ相，■相，Ｗ相のパルス信号
の上位にＵ／Ｖ切替信号と正転／逆転信号を割り付け、
Ｕ相，■相の正転及び逆転データを正弦波ＲＯＭに格納
することにより、ＲＯＭを単一なものとすることができ
る。

正転時には、ＦＣ信号により正転レジスタから初期値の
データをアシプダウンカウンタに転送することで誘起電
圧と正弦波出力の位相を一致させることができる。また
逆転時には同様にＢＣ信号と逆転レジスタより誘起電圧
と正弦波出力の位相を一致させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る正弦波ＲＯＭアドレス
決定方法，第２図は従来の回転体及び移動体の構成図、
第３図は従来の正弦波ＲＯＭアドレス決定方法、第４図
は従来の正弦波ＲＯＭアドレス決定のタイムチャート、
第５図は本発明の正弦波ＲＯＭアドレス決定のタイムチ
ャート、第６図は本発明の動作を説明するタイムチャー
ト、第７図は正弦波ＲＯＭのアドレスマップ、第８図は
他の実施例のブロック図、第９図はそのタイムチャート
、第１０図は更に他の実施例のアドレスマップを示すも
のである。 １・・・商用電源、２・・・整流器、３・・・インバー
タ、４・・ブラシレス電動機、５・・・パルス発生器、
６・・・磁極検出器、７　・磁極検出回路、８・・・デ
ータパス、９・・・アップダウンカウンタ、１０・・・
アップダウンカウンタ９の出力ポート、１１・・・正弦
波Ｒ　Ｏ　Ｍ　Ｕ、１２・・・正弦波ＲＯＭＶ、１３・
・・マイクロコンピュータ、１４・・・ＡＳＲ出力のＤ
／Ａ変換器，１５・・Ｄ／Ａ乗算Ｕ回路、１６・Ｄ／Ａ
乗算Ｖ回路、１７・・・ゲート回路、１８・・・正転レ
ジスタ、１９・・・逆転レジスタ、２０・・・ＦＣ信号
，ＢＣ信号を発生させるトリガ回路、２１・・・正弦波
ＲＯＭ、２２・・・正転，逆転判別回路，２３・・・設
定値、２４・・・デジタル比較器、１００・・・電流指
令発生部分。 等 日 Ｓ （パルスｔ生．４ミ） 竿 呂 （，ｚルλ俵シる〕 脊２口 碍今躬 怜 不 呂 筈

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転あるいは直線的に移動可能に支持された移動体
   と、この移動体との相対的移動に応じて相互に９０度あ
   るいはほぼ９０度の移相差を有する二相の方形波あるい
   は正弦波等のアナログ信号を発生するパルス発生器、こ
   のパルス発生器から得られる出力によりアップ、ダウン
   するアップ・ダウンカウンタ、前記移動体の複数位置を
   検出する位置検出回路、この位置検出回路から得られた
   位置検出信号を動作タイミングとして信号として発生す
   るトリガ回路、電動機等の誘起電圧に合せた正弦波デー
   タを格納する正弦波ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、前
   記トリガ回路からのトリガ信号により前記誘起電圧と前
   記正弦波ＲＯＭの出力の位相を一致させるようにアップ
   ・ダウンカウンタにデータをセットする正転レジスタお
   よび逆転レジスタを具備し、前記正弦波ＲＯＭのアドレ
   スは、下位から前記アップ・ダウンカウンタの出力およ
   び前記位置検出器の出力が割り当てられ、これに基づい
   て正弦波信号を発生させるものである正弦波発生装置。 ２、位置検出器は、ブラシレス電動機の磁極位置を検出
   するものである請求項１記載の正弦波発生装置。 ３、誘起電圧の二相を切り替える信号と、これらの誘起
   電圧に対する負の誘起電圧を切り替える信号を生成させ
   、これらの切り替え信号をＲＯＭのアドレスの上位に割
   り付けるようにし、単一のＲＯＭに複数の正弦波と複数
   の正の正弦波を格納可能にした請求項１記載の正弦波発
   生装置。 ４、正転レジスタおよび逆転レジスタをそれぞれ複数個
   設け、位置検出回路から得られる複数のトリガ信号に基
   づいて前記のレジスタ群から前記アップ・ダウンカウン
   タにデータを転送するようにした請求項１記載の正弦波
   発生装置。 ５、誘起電圧に合つた正弦波を発生させるために必要最
   小限の正弦波データの上下のＲＯＭ空間に更に正弦波デ
   ータを格納した正弦波ＲＯＭ。