JPH0355379A - Circuit for brushless motor for automatic door - Google Patents

Circuit for brushless motor for automatic door

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JPH0355379A
JPH0355379A JP1189841A JP18984189A JPH0355379A JP H0355379 A JPH0355379 A JP H0355379A JP 1189841 A JP1189841 A JP 1189841A JP 18984189 A JP18984189 A JP 18984189A JP H0355379 A JPH0355379 A JP H0355379A
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Akira Akami
赤見 晃
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Abstract

PURPOSE:To make smooth speed control feasible in PWM inverter chopping method by preventing hunting from occurring in low-speed range with output voltage from a chopper circuit switched in stages respectively in high-speed and in low-speed modes, CONSTITUTION:As a high-speed command signal Sw is given to a switching circuit 40 for a switching regulator 55, switching output voltage Vu is given to a differential amplifier 33, and a regulator 25 operates, allowing a chopper circuit 20 to output DC high voltage. As a ramp input is given as a speed command voltage VS from a DC voltage-setting circuit 98, the speed of a brushless motor 70 varies within the scope of high-speed mode. When a low-speed command signal SW is given to the circuit 40, the regulator 55 operates on switching output voltage VU, making it a reference voltage, and DC output voltage from the circuit 20 declines thereby. When a voltage VS is given to the circuit 40 from the circuit 98, the speed of the motor 70 varies within the scope of low- speed mode.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、自動ドア用のブラシレスモータ回路に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a brushless motor circuit for automatic doors.

[従来の技術] 第3図は、従来の自動ドア用ブラシ17スモー夕回路の
ブロック図であって、いわゆるPWMインバータチョッ
ピング方式を採用したものである。
[Prior Art] FIG. 3 is a block diagram of a conventional automatic door brush 17 smoker circuit, which employs a so-called PWM inverter chopping method.

a流・平滑回路10は、例えばIOOVの交流入力を直
流化して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。チ
ョッパ回路20は、チョッピングのためのオン●オフ回
路(トランジスタ等のスイッチング素子)と平滑回路と
からなり、直流高電圧入力を直流低電圧に変換してこれ
を出力する。差動増幅器33は例えば+33Vの直流設
定電圧に対するチョッパ回路20の出力電圧VMの偏差
を演算して、これを出力する。パルス幅変調回路50は
、差動増幅器33の出力電圧φ8をパルス幅に比例変換
して、チョッパ回路20の出力電圧VMを設定する。こ
の際、パルス幅変調回路50からチョッパ回路20に与
えられるチョッパ信号P のパルス幅は、電圧φMと例
えば2C1 0kHzの三角波信号との大小比較によって決定される
。以上の整流・平滑回路10、チョッパ回路20、差動
増幅器33及びパルス幅変調回路50は、スイッチング
レギュレータ55を構成する。
The a current/smoothing circuit 10 converts an AC input of, for example, IOOV into a DC input, and provides a DC high voltage to the chopper circuit 20 . The chopper circuit 20 includes an on/off circuit (switching element such as a transistor) for chopping and a smoothing circuit, and converts a DC high voltage input into a DC low voltage and outputs the same. The differential amplifier 33 calculates the deviation of the output voltage VM of the chopper circuit 20 with respect to the DC setting voltage of +33V, for example, and outputs the deviation. The pulse width modulation circuit 50 proportionally converts the output voltage φ8 of the differential amplifier 33 into a pulse width, and sets the output voltage VM of the chopper circuit 20. At this time, the pulse width of the chopper signal P given from the pulse width modulation circuit 50 to the chopper circuit 20 is determined by comparing the voltage φM with a triangular wave signal of, for example, 2C10 kHz. The above rectifier/smoothing circuit 10, chopper circuit 20, differential amplifier 33, and pulse width modulation circuit 50 constitute a switching regulator 55.

そして、このスイッチングレギュレータ55によってチ
ョッパ回路20から直流定電圧vMが得られる。
A constant DC voltage vM is obtained from the chopper circuit 20 by the switching regulator 55.

この定電圧■8は、インバータ回路60を介してブラシ
レスモータ70の固定子巻線に与えられて回転磁界をつ
くる。三相ブラシレスモータを使用する場合、インバー
タ回路60は、例えば上アームを構成する3つのトラン
ジスタと下アームを構或する3つのトランジスタとから
なる。
This constant voltage (8) is applied to the stator winding of the brushless motor 70 via the inverter circuit 60 to create a rotating magnetic field. When using a three-phase brushless motor, the inverter circuit 60 includes, for example, three transistors forming an upper arm and three transistors forming a lower arm.

ただし、下アームを構成する各トランジスタは、ダーリ
ント〉接続トランジスタを介してパルス幅変調がかけら
れる。
However, each transistor constituting the lower arm is subjected to pulse width modulation via a Darlint connection transistor.

ブラシレスモータ70の永久磁石からなる回転子の近傍
にはホール素子からなる位置検出器が配され、この検出
器を含む論理回路で構或される回転子位置検出回路80
が、ブラシレスモータ70の回転子の位置を検出してイ
ンバータ回路60へのオン・オフ指令を発して規定の固
定子巻線に順次電流を供給させるとともに、モータ速度
に応じた繰返し周波数の速度パルスPRを出力する。回
転子の位置検出にホール素子を使用する場合、モーター
回転あたり12バルスを越える速度パルスを得るのは困
難である。したかって、速度パルスPRの数は、モータ
ー回転あなり例えば1〜12バルスである。
A position detector made of a Hall element is arranged near the rotor made of a permanent magnet of the brushless motor 70, and a rotor position detection circuit 80 is constituted by a logic circuit including this detector.
detects the position of the rotor of the brushless motor 70 and issues on/off commands to the inverter circuit 60 to sequentially supply current to specified stator windings, and also generates speed pulses with a repetition frequency corresponding to the motor speed. Output PR. When using Hall elements for rotor position sensing, it is difficult to obtain speed pulses of more than 12 pulses per motor revolution. Thus, the number of speed pulses PR is, for example, 1 to 12 pulses per motor rotation.

F/V変換回路90は、この速度パルスPRの繰返し周
波数を直流電圧に比例変換してこれを出力する。このF
/V変換回路90としては、微分回路91,ワンショッ
トマルチバイブレータ92及び平滑回路93を順次縦続
接続したものが使用される。差動増幅器95は、F/V
変換回路90の出力電圧V の速度指令電圧V8に対す
る偏差R を演算する。パルス幅変調回路100は、差動増仙器9
5の出力電圧φRをパルス幅に比例変換して、インバー
タ回路60の下アームトランジスタ;バルス幅変調をか
ける。このパルス幅変調回路l00からインバータ回路
60に与えられるチヨッパ信号P のパルス幅は、電圧
φRと例えばC2 20kHzの三角波信号との大小比較によって決定され
る。
The F/V conversion circuit 90 proportionally converts the repetition frequency of this speed pulse PR into a DC voltage and outputs it. This F
As the /V conversion circuit 90, a circuit in which a differentiating circuit 91, a one-shot multivibrator 92, and a smoothing circuit 93 are successively connected in cascade is used. The differential amplifier 95 has F/V
A deviation R of the output voltage V of the conversion circuit 90 with respect to the speed command voltage V8 is calculated. The pulse width modulation circuit 100 includes a differential intensifier 9
The lower arm transistor of the inverter circuit 60 applies pulse width modulation by proportionally converting the output voltage φR of No. 5 into a pulse width. The pulse width of the chopper signal P given from the pulse width modulation circuit l00 to the inverter circuit 60 is determined by comparing the voltage φR with a triangular wave signal of, for example, C2, 20 kHz.

以上に説明した従来の自動ドア用ブラシレスモータ回路
では、スイッチングレギュiノータ55からインバータ
回路60を介してブラシレスモータ70に与えられる直
′a電圧VMすなわちモータ電圧は一定である。ところ
が、インバータ回路80の下アームを構或する各トラン
ジスタのオン時間が速度帰還によってパルス幅変調され
るので、ブラシレスモータ70は速度指令電圧V8の大
きさに応じた定速度に制御され、低速時のトルクアップ
がはかられる。この際、F/V変換回路90において、
微分回路9lが速度パルスPRの各エッジを検出し、ワ
ンショットマルチバイブレータ92が各エッジから始ま
る一定幅のパルスを生成し、平滑回路93がこのパルス
を平滑して直流電圧とする。ワンショットマルチバイブ
レータ92の出力パルス幅は、これに接続される時定数
回路で設定される。
In the conventional automatic door brushless motor circuit described above, the direct a voltage VM, that is, the motor voltage, applied from the switching regulator i-noter 55 to the brushless motor 70 via the inverter circuit 60 is constant. However, since the on-time of each transistor constituting the lower arm of the inverter circuit 80 is pulse width modulated by speed feedback, the brushless motor 70 is controlled to a constant speed according to the magnitude of the speed command voltage V8, and at low speeds. Torque can be increased. At this time, in the F/V conversion circuit 90,
A differentiating circuit 9l detects each edge of the speed pulse PR, a one-shot multivibrator 92 generates a pulse with a constant width starting from each edge, and a smoothing circuit 93 smoothes this pulse into a DC voltage. The output pulse width of the one-shot multivibrator 92 is set by a time constant circuit connected thereto.

[発明が角’l決しようとする課題] 通常、自動ドアの開閉を駆動するブラシレスモータでは
、例えば1 0 0 0 〜3 0 0 0 rplI
の範囲の高速モードと例えば250〜5 0 0 rp
wの範囲の低速モードとの2モードが要求されるのみで
ある。
[Problem to be solved by the invention] Normally, in a brushless motor that drives the opening and closing of an automatic door, for example, 1000 to 3000 rplI
high speed mode in the range of e.g. 250-500 rp
Only two modes are required: a low speed mode in the w range.

ところが、前記従来の自動ドア用ブラシレスモータ回路
では、回転子位置検出回路80から出力される速度パル
スPRの数がモータ1回転あたり1〜12バルスと少な
いにもかかわらず、不要範囲を含む250〜3 0 0
 0 rpmの速度範囲を1つの速度帰還制御でカバー
しようとしていたために、次の問題があった。
However, in the conventional automatic door brushless motor circuit, although the number of speed pulses PR output from the rotor position detection circuit 80 is as small as 1 to 12 pulses per motor rotation, it is 250 to 250 pulses including an unnecessary range. 3 0 0
The following problem occurred because the speed range of 0 rpm was attempted to be covered by one speed feedback control.

すなわち、速度パルスPRの周期が最も短くなるモータ
最高速度3 0 0 0 rp一においてワンショット
マルチバイブレータ92の出力バルスどおしが互いにつ
ながってしまうことのないようにこのワンショットマル
チバイブレータ92の出力パルス幅設定を小さくすると
、低速回転時に幅の狭いパルスが長い間隔をおいて平滑
回路93に与えられることになる。したがって、低速回
転時に平滑回路93の出力電圧すなわちF/V変換回路
90の出力電圧VRに含まれるリツブルが非常に大きく
なる。この脈動が差動増幅器95の出力電圧φRにも現
れてパルス幅変調回路100から出力されるチョッパ信
号PC2のパルス幅が不規則に変動し、インバータ回路
60の下アームトランジスタのオン時間が変動する。し
たがって、従来はモータ速度が約3 0 0 rpmを
下回るとブラシレスモータ70がハンチングを生じやす
くなるのが実情であって、特に軽量ドアの場合に振動や
トルクむらが生じる問題があった。
That is, the output of the one-shot multivibrator 92 is adjusted so that the output pulses of the one-shot multivibrator 92 are not connected to each other at the maximum motor speed of 3000 rpm, where the period of the speed pulse PR is the shortest. If the pulse width setting is made small, narrow pulses will be given to the smoothing circuit 93 at long intervals during low speed rotation. Therefore, during low-speed rotation, the ripple included in the output voltage of the smoothing circuit 93, that is, the output voltage VR of the F/V conversion circuit 90 becomes very large. This pulsation also appears in the output voltage φR of the differential amplifier 95, causing the pulse width of the chopper signal PC2 output from the pulse width modulation circuit 100 to fluctuate irregularly, causing the on-time of the lower arm transistor of the inverter circuit 60 to fluctuate. . Therefore, in the past, when the motor speed was less than about 300 rpm, the brushless motor 70 was prone to hunting, which caused problems such as vibration and torque unevenness, especially in the case of lightweight doors.

この低速時のハンチング問題を解決するために例えば1
回転あたり100バルスを出力するロータリエンコーダ
をブラシレスモータ70の回転軸に接続して回転子の位
置を検出することが考えられるが、ロータリエンコーダ
が高価であることが問題となる。
To solve this hunting problem at low speeds, for example,
It is conceivable to connect a rotary encoder that outputs 100 pulses per rotation to the rotating shaft of the brushless motor 70 to detect the position of the rotor, but the problem is that the rotary encoder is expensive.

本発明は、高速及び低速の2段階モードのみが要求され
るという自動ドア用ブラシレスモータ回路の場合の特殊
事情に鑑みてなされたものであって、チョッパ回路の出
力電圧を段階的に切換えることによって、モータ1回転
あたりの速度パルス数が少ない場合であっても両モード
においてともに円滑な速度制御を実現することを目的と
する。
The present invention was made in view of the special circumstances in the case of brushless motor circuits for automatic doors in which only two-stage modes of high speed and low speed are required. The object of the present invention is to realize smooth speed control in both modes even when the number of speed pulses per rotation of the motor is small.

[課題を解決するための手段〕 本発明に係る自動ドア用ブラシレスモータ回路は、チョ
ッパ回路の出力をインバータ回路を介してブラシレスモ
ータの固定子巻線に供給するモータ回路であって、高速
回転をすべき指令を受けたときに高い直流設定電圧を、
低速回転をすべき指令を受けたときに低い直流設定電圧
をそれぞれ切換え出力する切換回路と、この切換回路の
切換出力電圧に対するチョッパ回路出力電圧の偏差を演
算する第1の差動増幅器と、この第1の差動増幅器の出
力電圧をパルス幅に比例変換してチョッパ回路の出力電
圧を設定する第1のパルス幅変調回路と、ブラシレスモ
ータの回転子の位置を検出してインバータ回路へのオン
・オフ指令を発するとともにモータ速度に応じた繰返し
周波数の速度パルスを出力する回転子位置検出回路と、
微分回路、ワンショットマルチバイブレータ及び平滑回
路の縦続接続で購成され、速度パルスの繰返し周波数を
直流電圧に比例変換してこれを出力するF/V変換回路
と、このF/V変換回路の出力電圧の速度指令電圧に対
する偏差を演算する第2の差動堆幅器と、この第2の差
動増幅器の出力電圧をパルス幅に比例変換してインバー
タ回路を構成するスイッチング素子のオン時間を設定す
る第2のパルス幅変調回路とを有することを特徴とする
[Means for Solving the Problems] A brushless motor circuit for an automatic door according to the present invention is a motor circuit that supplies the output of a chopper circuit to a stator winding of a brushless motor via an inverter circuit, and is capable of high-speed rotation. High DC setting voltage when receiving a command to
a switching circuit that respectively switches and outputs a low DC set voltage when receiving a command to rotate at a low speed; a first differential amplifier that calculates the deviation of the chopper circuit output voltage with respect to the switching output voltage of the switching circuit; A first pulse width modulation circuit that proportionally converts the output voltage of the first differential amplifier into a pulse width to set the output voltage of the chopper circuit, and a first pulse width modulation circuit that detects the position of the rotor of the brushless motor and controls the inverter circuit. - A rotor position detection circuit that issues an off command and outputs speed pulses with a repetition frequency that corresponds to the motor speed;
An F/V conversion circuit is purchased with a cascade connection of a differentiating circuit, a one-shot multivibrator, and a smoothing circuit, and proportionally converts the repetition frequency of speed pulses into a DC voltage and outputs it, and the output of this F/V conversion circuit. A second differential amplifier that calculates the deviation of the voltage from the speed command voltage, and a proportional conversion of the output voltage of this second differential amplifier to a pulse width to set the on-time of the switching elements that constitute the inverter circuit. and a second pulse width modulation circuit.

[作 用] 切換回路、第1の差動増幅器、第1のパルス幅変調回路
及びチョッパ回路は、複数の異なる定電圧出力が得られ
るスイッチングレギュレー夕を購或する。すなわち、高
速回転をすべき指令が切換回路に与えられるとチョツバ
回路から直流高電圧出力が得られ、低速回転をすべき指
令が切換回路に与えられるとチョツパ回路から直流低電
圧出力が得られる。
[Function] The switching circuit, the first differential amplifier, the first pulse width modulation circuit, and the chopper circuit use a switching regulator that can obtain a plurality of different constant voltage outputs. That is, when a command for high speed rotation is given to the switching circuit, a DC high voltage output is obtained from the chopper circuit, and when a command for low speed rotation is given to the switching circuit, a DC low voltage output is obtained from the chopper circuit.

このチョッ.バ回路の可変出力は、インバータ回路を介
してブラシレスモータの固定子巻線に供給されて回転磁
界を生成する。このブラシレスモータの回転子の速度は
、回転子位置検出回路、F/V変換回路、第2の差動増
幅器及び第2のパルス輻変調回路を通してインバータ回
路に帰還される。すなわち、インバータ回路を構成する
スイッチング素子のオン時間が速度指令電圧の大きさに
応じてパルス幅変調され、定速度制御が実行される。た
だし、高速回転をすべき指令が切換回路に与えられてお
り、チョッパ回路からインバータ回路に直流高電圧が印
加されている場合には、速度指令電圧が低くとも例えば
1000〜3 0 0 0 rpmの範囲の高速モード
が実現される。一方、低速回転をすべき指令が切換回路
に与えられており、チョッパ回路からインバータ回路に
直流低電圧が印加されている場合には、高速モードと同
じ範囲の大きさの速度指令電圧が第2の差動増幅器に印
加されても、例えば250〜5 0 O rpmの範囲
の低速モードが実現される。つまり、パルス幅変調回路
からインバータ回路に与えるチョッパ信号のパルス幅を
極端に狭くしなくとも低速モードを実現することができ
る。
This one. The variable output of the bar circuit is supplied to the stator winding of the brushless motor via the inverter circuit to generate a rotating magnetic field. The speed of the rotor of this brushless motor is fed back to the inverter circuit through a rotor position detection circuit, an F/V conversion circuit, a second differential amplifier, and a second pulse amplitude modulation circuit. That is, the on-time of the switching elements constituting the inverter circuit is pulse width modulated according to the magnitude of the speed command voltage, and constant speed control is executed. However, if a command for high-speed rotation is given to the switching circuit and a high DC voltage is applied from the chopper circuit to the inverter circuit, the speed command voltage may be as low as, for example, 1000 to 3000 rpm. A fast mode of range is realized. On the other hand, if a command for low-speed rotation is given to the switching circuit and a low DC voltage is applied from the chopper circuit to the inverter circuit, the second speed command voltage is in the same range as the high-speed mode. A low speed mode in the range of 250 to 50 O rpm, for example, can be realized even if the current is applied to a differential amplifier of 250 to 50 O rpm. In other words, the low-speed mode can be realized without extremely narrowing the pulse width of the chopper signal applied from the pulse width modulation circuit to the inverter circuit.

換言すれば、速度帰還のためのF/V変換回路中のワン
ショットマルチバイブレー夕の出力パルス幅は高速モー
ド又は低速モードの各範囲内で設定できるから、この出
力パルス幅設定を大きくすることができる。したがって
、回転子位置検出回路から出力される速度パルスの数が
モータ1回転あたり1〜12バルスと少ない場合であっ
ても、このフンショットマルチバイブレー夕に接続され
る平滑回路の出力リップルが小さくなり、両モードにお
いてともに円滑な速度制御が実現する。
In other words, since the output pulse width of the one-shot multivibrator in the F/V conversion circuit for speed feedback can be set within each range of high speed mode or low speed mode, it is possible to increase this output pulse width setting. can. Therefore, even if the number of speed pulses output from the rotor position detection circuit is as small as 1 to 12 pulses per revolution of the motor, the output ripple of the smoothing circuit connected to this Funshot multivibrator will be small. , smooth speed control is achieved in both modes.

[実施例] 第1図は、本発明の実施例に係る自動ドア用ブラシレス
モータ回路の回路図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor circuit for an automatic door according to an embodiment of the present invention.

例えばIOOVの交流電源2が整流・平滑回路10に接
続される。この整流・平滑回路10は、交流入力を直流
化して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。この
チョッパ回路20において、整流・平滑回路lOの出力
電圧は、パルストランス2lの1次巻線と主スイッチン
グ素子であるNPNトランジスタ22との直列回路に印
加される。
For example, an IOOV AC power source 2 is connected to a rectifier/smoothing circuit 10 . This rectifier/smoothing circuit 10 converts an AC input into a DC input and provides a DC high voltage to a chopper circuit 20 . In this chopper circuit 20, the output voltage of the rectifier/smoothing circuit 1O is applied to a series circuit of the primary winding of the pulse transformer 2l and the NPN transistor 22, which is the main switching element.

この主トランジスタ22のベース回路は、他のパルスト
ランス23で絶縁された他のNPN }ランジスタ24
(副トランジスタ)のコレクタ回路に接続される。主ト
ランジスタ22が1次巻線に接続されるパルストランス
2lの2次側は、ダイオード、コイル及び出力コンデン
サで構或される平滑回路25を介してインバータ回路6
0に接続される。
The base circuit of this main transistor 22 is connected to another NPN transistor 24 insulated by another pulse transformer 23.
(subtransistor) collector circuit. The secondary side of the pulse transformer 2l, to which the main transistor 22 is connected to the primary winding, is connected to the inverter circuit 6 via a smoothing circuit 25 composed of a diode, a coil, and an output capacitor.
Connected to 0.

チョッパ回路20の出力コンデンサの両端電圧は、イン
バータ回路60ばかりでなく、2本の抵抗器31.32
を直列接続してなる分圧回路にも与えられる。両抵抗器
31.32の接続点電圧VMは、チョッパ回路20の出
力電圧を監視するために利用される。すなわち、この電
圧VMが差動増幅器33に反転入力として与えられ、こ
こに電圧帰還回路30が形威される。
The voltage across the output capacitor of the chopper circuit 20 is applied not only to the inverter circuit 60 but also to the two resistors 31 and 32.
It can also be applied to a voltage divider circuit formed by connecting in series. The connection point voltage VM of both resistors 31 and 32 is used to monitor the output voltage of the chopper circuit 20. That is, this voltage VM is applied as an inverting input to the differential amplifier 33, and the voltage feedback circuit 30 is implemented here.

符号40は、差動増幅器33の非反転入力端子に与える
直流設定電圧の大きさを切換えるための切換回路を示す
。この切換回路40において、+10VDCがアナログ
スイッチ41に人力され、+33VDCが他のアナログ
スイッチ42に与えられる。一方のアナログスイッチ4
1には、速度切換信号SvがNOT回路43を介して与
えられ、他方のアナログスイッチ42には、速度切換信
号S.dが直接与えられる。Hレベルの速度切m 信号
Svすなわち高速指令が切換回路40に与えられると、
アナログスイッチ42がオンして、直流高電圧+33V
が切換出力電圧V,として差動増幅器33に与えられる
。一方、Lレベルの速度切換信号Svすなわち低速指令
が切換回路4oに与えられると、アナログスイッチ41
がオ〉して、直流低電圧+IOVが切換出力電圧V,と
して差動増幅′J533に与えられる。
Reference numeral 40 indicates a switching circuit for switching the magnitude of the DC setting voltage applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 33. In this switching circuit 40, +10 VDC is applied to an analog switch 41, and +33 VDC is applied to another analog switch 42. One analog switch 4
1 is given the speed switching signal Sv via the NOT circuit 43, and the other analog switch 42 is given the speed switching signal Sv. d is given directly. When the H level speed cut signal Sv, that is, the high speed command is given to the switching circuit 40,
The analog switch 42 turns on and the DC high voltage +33V
is applied to the differential amplifier 33 as the switching output voltage V. On the other hand, when an L level speed switching signal Sv, that is, a low speed command is given to the switching circuit 4o, the analog switch 41
Then, the DC low voltage +IOV is applied as the switching output voltage V, to the differential amplifier 'J533.

差動増悩器33の出力電圧φ8は、パルス幅変,M回m
50において、コンパレータ51で三角波発振回路52
の出力信号T1と大小比較されてチョッパ信号PCIと
なる。このチョッパrK号F’C1は、前記チョッパ回
路20の副トランジスタ24のベースに印加され、パル
ストランス23を介して主トランジスタ22をオン◆オ
フさせる。つまり、パルス幅変調回路50は、差動増幅
器33の出力電圧φHをパルス幅に比例変換して、チョ
ッパ回路20の出力電圧VMを設定する。なお、三角波
信号T1の周波数は、例えば20kHzである。
The output voltage φ8 of the differential intensifier 33 has a variable pulse width, M times m
50, the comparator 51 connects the triangular wave oscillation circuit 52.
It is compared in magnitude with the output signal T1 of the output signal T1 to obtain a chopper signal PCI. This chopper rK number F'C1 is applied to the base of the sub-transistor 24 of the chopper circuit 20, and turns on/off the main transistor 22 via the pulse transformer 23. That is, the pulse width modulation circuit 50 proportionally converts the output voltage φH of the differential amplifier 33 into a pulse width, and sets the output voltage VM of the chopper circuit 20. Note that the frequency of the triangular wave signal T1 is, for example, 20 kHz.

以上の整流・平滑回路IO、チョッパ回路20、電圧帰
還回路30、切換回路40及びパルス幅変調回路50は
、出力電圧が2段階切換可能なスイッチングレギュレー
タ55を構或する。
The above rectifier/smoothing circuit IO, chopper circuit 20, voltage feedback circuit 30, switching circuit 40, and pulse width modulation circuit 50 constitute a switching regulator 55 whose output voltage can be switched in two stages.

チョッパ回路20の出力電圧は、インバータ回路60を
介してブラシレスモータ70の固定子巻線こ与えられて
回転磁界をつくる。三相ブラシレスモータを使用する場
合にはインバータ回路BOが3つのPNPトランジスタ
(上アーム) 81a.6lb.61cと3つのNPN
トランジスタ(下アーム) 62a,82b.62cと
で構成される。各トランジスタにはフライホイール・ダ
イオードが接続されている。ただし、下アームを構戊す
る各トランジスタHa, 82b. 62cのベースに
は他のPNPトランジスタ63a.63b,63cのコ
レクタがそれぞれ接続され、これらトランジスタ63a
. 63b. 63cのエミッタは、パルス幅変調をか
けるための1つの共通PNP トランジスタ64を介し
て直流電源VBBに接続される。
The output voltage of the chopper circuit 20 is applied to the stator winding of the brushless motor 70 via the inverter circuit 60 to create a rotating magnetic field. When using a three-phase brushless motor, the inverter circuit BO includes three PNP transistors (upper arm) 81a. 6lb. 61c and three NPNs
Transistor (lower arm) 62a, 82b. 62c. A flywheel diode is connected to each transistor. However, each transistor Ha, 82b. 62c is connected to another PNP transistor 63a. The collectors of transistors 63b and 63c are connected to each other, and these transistors 63a
.. 63b. The emitter of 63c is connected to DC power supply VBB through one common PNP transistor 64 for applying pulse width modulation.

ブラシレスモータ70は、例えば2極の永久磁石からな
る回転子を有し、この周囲に三川固定子巻線が120度
等配されている。更に、ホール素子からなる3つの位置
検出器81が回転子近倚に12011ffi等配され、
これらの検出器がブラシレスモータ70の回転子位置に
対応する速度信号A,B,Cをそれぞれ出力する。これ
らの速度信号A,B,Cは、駆動論理回路82に入力さ
れて、インバータ回路60の上アームのためのオン・オ
フ指令U,V,Wと、下アームのためのオン◆オフ指令
X,Y,Zとに変換される。ただし、上アームのための
オン・オフ指令UVWはPNP トランジスタ61a,
8lb.61cのベースをそれぞれ直接駆動するが、下
アームのための?ン・オフ指令X,Y,ZはPNP }
ランジスタ63a,63b.63cのベースを介してN
PNトランジスタ82a, 82b, 82cをそれぞ
れ駆動する。また、駆動論理回路82は、速度信号A,
B,Cをもとこして速度パルスPRを生成する。この速
度パルスPRのレートは、ブラシレスモータToの1回
転あたり例えば12パルスである。ただし、駆動論理回
路82の回路横戊は周知であるので、その詳細な説明は
省略する。なお、位置検出器81と駆動論理回路82と
は、前記回転子位置検出回路80を構或する。
The brushless motor 70 has a rotor made of, for example, two-pole permanent magnets, around which Mikawa stator windings are equally spaced at 120 degrees. Furthermore, three position detectors 81 made of Hall elements are equally distributed near the rotor at 12011ffi.
These detectors output speed signals A, B, and C corresponding to the rotor position of the brushless motor 70, respectively. These speed signals A, B, and C are input to the drive logic circuit 82, and output the on/off commands U, V, and W for the upper arm of the inverter circuit 60, and the on/off command X for the lower arm. , Y, and Z. However, the on/off command UVW for the upper arm is a PNP transistor 61a,
8lb. The base of 61c is directly driven, but is it for the lower arm? On/off commands X, Y, Z are PNP }
Transistors 63a, 63b. N through the base of 63c
Drives PN transistors 82a, 82b, and 82c, respectively. The drive logic circuit 82 also outputs speed signals A,
A speed pulse PR is generated by combining B and C. The rate of this speed pulse PR is, for example, 12 pulses per rotation of the brushless motor To. However, since the circuit structure of the drive logic circuit 82 is well known, detailed explanation thereof will be omitted. Note that the position detector 81 and the drive logic circuit 82 constitute the rotor position detection circuit 80.

速度パルスPRは、F/V変換回路90に入力される。The speed pulse PR is input to the F/V conversion circuit 90.

F/V変換回路90は、微分回路91,ワンショットマ
ルチバイプレーク92及び平滑回路93を順次縦続接続
したものであって、速度パルスPRの繰返し周波数をこ
れに比例した直流電圧VRに変換する。このF/V変換
回路9oの出力電圧■■は、差動増幅器95の反転入力
端子に入力さわる。こQノ差動増幅器95は、抵抗分圧
回路である直流電圧設定回路98から速度指令電圧■8
が非反転入力端子に人力されて、F/V変換回路90の
出力電圧VRの速度指令電圧■8に対する偏差を演算す
る。なお、F/V変換回路90と差動増幅器95どは、
速度帰還回路9Bを購成する。
The F/V conversion circuit 90 includes a differentiating circuit 91, a one-shot multi-bicycle rate 92, and a smoothing circuit 93 connected in series, and converts the repetition frequency of the speed pulse PR into a DC voltage VR proportional to the repetition frequency. The output voltage ■■ of this F/V conversion circuit 9o is input to the inverting input terminal of the differential amplifier 95. This Q differential amplifier 95 receives a speed command voltage 8 from a DC voltage setting circuit 98 which is a resistor voltage divider circuit.
is manually input to the non-inverting input terminal to calculate the deviation of the output voltage VR of the F/V conversion circuit 90 with respect to the speed command voltage 8. In addition, the F/V conversion circuit 90 and the differential amplifier 95, etc.
Purchase speed feedback circuit 9B.

差動増幅器95の出力電圧φRは、パルス幅変調回路1
00において、コンバレータ101で三角波発振回路1
02の出力信号T2と大小比較されてチョッパ信号Pc
2となる。このチョッパfi 号PC2は、前記インバ
ータ回路60において共通PNPトランジスタ64のベ
ースを駆動して、インバータ回路BOの下アームトラン
ジスタ132a.62b.[i2cにパルス幅変調をか
ける。つまり、このパルス幅変調回路100は、差動増
幅器95の出力電圧φRをパルス幅に比例変換して、下
アームトランジスタ82a.82b.82cのオン時間
を設定する。
The output voltage φR of the differential amplifier 95 is the pulse width modulation circuit 1
00, the triangular wave oscillation circuit 1 is activated by the converter 101.
The chopper signal Pc is compared in magnitude with the output signal T2 of 02.
It becomes 2. This chopper fi No. PC2 drives the base of the common PNP transistor 64 in the inverter circuit 60, and lower arm transistors 132a. 62b. [Apply pulse width modulation to i2c. That is, this pulse width modulation circuit 100 proportionally converts the output voltage φR of the differential amplifier 95 into a pulse width, and converts the output voltage φR of the differential amplifier 95 into a pulse width, and converts the output voltage φR of the differential amplifier 95 into a pulse width, 82b. Set the on time of 82c.

なお、三角波信号T2の周波数は、例えば2okHzで
ある。
Note that the frequency of the triangular wave signal T2 is, for example, 2 kHz.

第2図は、以上に説明した自動ドア用ブラシレスモータ
回路の動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the automatic door brushless motor circuit described above.

整流・平滑回路toは、交流電源2から供給される例え
ば100vの交流入力を直流化して、直流高電圧をチョ
ッパ回路20に与える。チョッパ回路20は、この直流
高電圧人力を直流低電圧に変換して、これをインバータ
回路80に与える。
The rectifier/smoothing circuit to converts an AC input of, for example, 100V supplied from the AC power supply 2 into DC, and provides a DC high voltage to the chopper circuit 20. The chopper circuit 20 converts this direct current high voltage human power into direct current low voltage and supplies it to the inverter circuit 80.

一方、位置検出回路80において、位置検出器81は、
ブラシレスモータ70の回転子位置変化に応じた速度信
号A,B,Cをそれぞれ出力する。
On the other hand, in the position detection circuit 80, the position detector 81 is
Speed signals A, B, and C corresponding to changes in the rotor position of the brushless motor 70 are output, respectively.

これらの速度信号A,B,Cは、駆動論理回路82によ
ってインバータ回路60に対するオン●オフ指令U,V
,W,X,Y,Zに変換される。
These speed signals A, B, and C are sent to the inverter circuit 60 by the drive logic circuit 82 to provide on/off commands U, V.
, W, X, Y, Z.

この際、インバータ回路80の上アームトランジスタ8
1a.6lb.81cと下アームトランジスタ62a,
62b, 62cとがそれぞれ1つ選択され、ブラシレ
スモータ70の回転子位置に応じた規定の固定子巻線に
電流が流れて回転磁界が生威し、回転子が回転する。た
だし、固定子巻線への電流供給は共通PNP トランジ
スタ64のオン時間に限られるから、ブラシレスモータ
70はパルス幅制御回路100から出力されるチョッパ
信号PC2によって、速度指令電圧v8の大きさに応じ
た定速度制御が実行される。
At this time, the upper arm transistor 8 of the inverter circuit 80
1a. 6lb. 81c and lower arm transistor 62a,
One each of 62b and 62c is selected, and a current flows through a specified stator winding according to the rotor position of the brushless motor 70, a rotating magnetic field is generated, and the rotor rotates. However, since the current supply to the stator winding is limited to the ON time of the common PNP transistor 64, the brushless motor 70 responds to the magnitude of the speed command voltage v8 by the chopper signal PC2 output from the pulse width control circuit 100. constant speed control is executed.

この際、第2図の左半部に示すようにHレベルの速度切
換信号S1すなわち高速指令が切換回路40に与えられ
ると、切換出力電圧Vuとして直流高電圧+33Vが差
動増幅器33に与えられて、この電圧を基準電圧として
スイッチングレギュレータ55が動作する。したがって
、チョッパ回路20から直流高電圧が出力される。この
とき速度指令電圧V8として同図に示すようなランプ入
力を与えると、ブラシレスモータ70の速度が例えば1
000〜3 0 0 0 rpmの高速モード範囲で変
化する。
At this time, as shown in the left half of FIG. 2, when an H-level speed switching signal S1, that is, a high speed command is applied to the switching circuit 40, a DC high voltage of +33V is applied to the differential amplifier 33 as the switching output voltage Vu. The switching regulator 55 operates using this voltage as a reference voltage. Therefore, a DC high voltage is output from the chopper circuit 20. At this time, if a ramp input as shown in the figure is given as the speed command voltage V8, the speed of the brushless motor 70 will be increased to 1, for example.
It changes in the high speed mode range of 000 to 3000 rpm.

一方、同図の右半部に示すようにLレベルの速度切換信
号S1すなわち低速指令が切換回路40に与えられると
、スイッチングレギュレータ55が+10Vの切換出力
電圧Vuを基準電圧として動作して.、チョッパ回路2
0の直流出力電圧が低下する。このとき速度指令電圧■
Sとして同図に示すような高速モードと同じ範囲のラン
プ入力を与えても、ブラシレスモータ70の速度が例え
ば250〜5 0 0 rpmの低速モード範囲で変化
する。つまり、パルス幅変調回路IQQからインバータ
回路60に与えるチョッパ信号Pc2のパルス幅を極端
に狭くしなくとも低速モードを実現することができる。
On the other hand, as shown in the right half of the figure, when an L-level speed switching signal S1, that is, a low speed command is applied to the switching circuit 40, the switching regulator 55 operates using the switching output voltage Vu of +10V as a reference voltage. , chopper circuit 2
0 DC output voltage decreases. At this time, speed command voltage■
Even if a ramp input S in the same range as in the high-speed mode shown in the figure is applied, the speed of the brushless motor 70 changes in the low-speed mode range of, for example, 250 to 500 rpm. In other words, the low speed mode can be realized without extremely narrowing the pulse width of the chopper signal Pc2 provided from the pulse width modulation circuit IQQ to the inverter circuit 60.

換言すれば、速度帰還のためのF/V変換回路90中の
ワンショットマルチバイブレータ92の出力パルス幅は
高速モード又は低速モードの各範囲内で設定できるから
、この出力パルス幅設定を大きくすることができる。し
たがって、回転子位置検出回路80から出力される速度
パルスPRの数が少な《とも、平滑回路93の出力リツ
プルが小さくなり、両モードにおいてともに円滑な速度
制御が実現する。
In other words, since the output pulse width of the one-shot multivibrator 92 in the F/V conversion circuit 90 for speed feedback can be set within each range of high speed mode or low speed mode, this output pulse width setting should be increased. I can do it. Therefore, if the number of speed pulses PR output from the rotor position detection circuit 80 is small, the output ripple of the smoothing circuit 93 becomes small, and smooth speed control is realized in both modes.

[発明の効果コ 以上に説明したように、本発明に係る自動ドア用ブラシ
レスモータ回路は、いわゆるPWMインバータチョッピ
ング方式において高速モードと低速モードとでチョツバ
回路の出力電圧を段階的に切換えているので、本発明に
よれば、モータ1回転あたりの速度パルス数が少ない場
合であっても、両モードにおいてともに円滑な速度制御
を実現することができる。つまり、高速回転時に滑かに
速度制御を実行できることはもちろん、従来とは違って
低速域でのノ\ンチングを防止できる。
[Effects of the Invention] As explained above, the brushless motor circuit for automatic doors according to the present invention uses a so-called PWM inverter chopping method to switch the output voltage of the chopping circuit in stages between high-speed mode and low-speed mode. According to the present invention, smooth speed control can be achieved in both modes even when the number of speed pulses per rotation of the motor is small. In other words, not only can speed control be executed smoothly during high-speed rotation, but unlike conventional systems, notching can be prevented at low speeds.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の実施例に係る自動ドア用ブラシレス
モータ回路の回路図、 第2図は、前図の自動ドア用ブラシ1ノスモータ回路の
動作を示すタイミングチャート、第3図は、従来の自動
ドア用ブラシレスモータ回路のブロック図である。 符号の説明 IO・・・整流・平滑回路、20・・・チヨ・ソバ回路
、30・・・電圧帰還回路、33・・・差動増幅器、4
0・・・切換回路、50・・・パルス幅変調回路、55
・・・スイッチングレギュレータ、60・・・インバー
タ回路、70・・・ブラシレスモータ、80・・・回転
子位置検出回路、8l・・・位置検出器、82・・・駆
動論理回路、90・・・F/V変換回路、91・・・微
分回路、92・・・ワンショットマルチバイブレー夕、
93・・・平滑回路、95・・・差動増幅器、96・・
・速度婦還回路、9B・・・直流電圧設定回路、100
・・・パルス幅変調回路、P ,P ・・・チョツCI
   C2 パ信号、P ・・・速度パルス、S.d・・・速度切換
信R 号、V8・・・速度指令電圧。 一吟間t 第2図
FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor circuit for an automatic door according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the brushless motor circuit for an automatic door shown in the previous figure, and FIG. 3 is a conventional one. FIG. 2 is a block diagram of a brushless motor circuit for an automatic door. Description of symbols IO... Rectifier/smoothing circuit, 20... Chiyo-Sova circuit, 30... Voltage feedback circuit, 33... Differential amplifier, 4
0...Switching circuit, 50...Pulse width modulation circuit, 55
...Switching regulator, 60...Inverter circuit, 70...Brushless motor, 80...Rotor position detection circuit, 8l...Position detector, 82...Drive logic circuit, 90... F/V conversion circuit, 91... Differential circuit, 92... One shot multi-vibrator,
93... Smoothing circuit, 95... Differential amplifier, 96...
・Speed feedback circuit, 9B...DC voltage setting circuit, 100
... Pulse width modulation circuit, P , P ... Chotu CI
C2 signal, P...speed pulse, S. d...Speed switching signal R No., V8...Speed command voltage. Ichiginma t Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、チョッパ回路の出力をインバータ回路を介してブラ
シレスモータの固定子巻線に供給するモータ回路であっ
て、高速回転をすべき指令を受けたときに高い直流設定
電圧を、低速回転をすべき指令を受けたときに低い直流
設定電圧をそれぞれ切換え出力する切換回路と、この切
換回路の切換出力電圧に対するチョッパ回路出力電圧の
偏差を演算する第1の差動増幅器と、この第1の差動増
幅器の出力電圧をパルス幅に比例変換してチョッパ回路
の出力電圧を設定する第1のパルス幅変調回路と、ブラ
シレスモータの回転子の位置を検出してインバータ回路
へのオン・オフ指令を発するとともにモータ速度に応じ
た繰返し周波数の速度パルスを出力する回転子位置検出
回路と、微分回路、ワンショットマルチバイブレータ及
び平滑回路の縦続接続で構成され、速度パルスの繰返し
周波数を直流電圧に比例変換してこれを出力するF/V
変換回路と、このF/V変換回路の出力電圧の速度指令
電圧に対する偏差を演算する第2の差動増幅器と、この
第2の差動増幅器の出力電圧をパルス幅に比例変換して
インバータ回路を構成するスイッチング素子のオン時間
を設定する第2のパルス幅変調回路とを有することを特
徴とする自動ドア用ブラシレスモータ回路。
1. A motor circuit that supplies the output of the chopper circuit to the stator winding of a brushless motor via an inverter circuit, and when it receives a command to rotate at high speed, it applies a high DC setting voltage to the motor that should rotate at low speed. A switching circuit that switches and outputs a low DC set voltage when receiving a command, a first differential amplifier that calculates the deviation of the chopper circuit output voltage with respect to the switching output voltage of this switching circuit, and this first differential amplifier. A first pulse width modulation circuit that proportionally converts the output voltage of the amplifier into a pulse width to set the output voltage of the chopper circuit, and a first pulse width modulation circuit that detects the position of the rotor of the brushless motor and issues on/off commands to the inverter circuit. It also consists of a rotor position detection circuit that outputs speed pulses with a repetition frequency that corresponds to the motor speed, and a cascade connection of a differentiator circuit, a one-shot multivibrator, and a smoothing circuit, and proportionally converts the repetition frequency of speed pulses into DC voltage. F/V to output this
a conversion circuit, a second differential amplifier that calculates the deviation of the output voltage of the F/V conversion circuit from the speed command voltage, and an inverter circuit that proportionally converts the output voltage of the second differential amplifier into a pulse width. A brushless motor circuit for an automatic door, comprising: a second pulse width modulation circuit that sets the on time of a switching element constituting the brushless motor circuit.
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