JPH044782A - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置

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JPH044782A
JPH044782A JP2106152A JP10615290A JPH044782A JP H044782 A JPH044782 A JP H044782A JP 2106152 A JP2106152 A JP 2106152A JP 10615290 A JP10615290 A JP 10615290A JP H044782 A JPH044782 A JP H044782A
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JP
Japan
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motor
value
current
pwm
current command
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JP2106152A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Oka
均 岡
Kazunori Kamei
亀井 一紀
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明はモータの制御に関し、特にマイクロコンピュー
タを用いたディジタル電流制御装置に関するものである
従来の技術 近年、モータ制御装置は産業用ロボットやNC工作機械
の制御のように滑らかで精度の高い動きが要求され、そ
のためにマイコンを用いたディジタル制御が広く行われ
ている。特に、マイコンの高速化や高機能化により従来
アナログ回路で構成された電流制御回路もディジタル化
が図られている。
以下図面を参照しながら上述した従来のモータ制胛装置
の一例に付いて説明する。
第7図は従来のモータのディジタル制御装置の構成図を
示し、1は加算器、2は1で得られたモータの回転数の
偏差Veを補償する補償器、3は2で得られた電流指令
値Irとモータの回転数VdをPWM輻P w rに変
換するフィードフォワード補償器、4は3で得られたP
 W M 1@ P w rをPWM信号に変換するP
WM回路、5はインバータ回路、6はモータ、7はモー
タの回転軸、8は7のモータの回転軸の回転位置を検出
する位置検出器、9は8の位置検出器から送られるパル
スを計数するカウンター 10は9のカウンターに蓄え
られている位置の値Pdをモータの回転数Vdに変換す
る位置回転数変換器、11はマイクロコンピュータ、1
2は5のインバータ回路に直流電圧を供給する為の直流
電源である。
以上のように構成されたモータの制御装置において、マ
イクロコンピュータ11は一定周期ごとに、電流指令値
演算およびPWM演算を実行する。電流指令値演算およ
びPWM演算の処理内容を第8図に示す。マイクロコン
ピュータ11はステップ1で一定周期ごとにカウンター
9に貯えられているモータ6の回転軸7の回転位置の値
Pdを読み込む。ステップ2で位置回転数変換器10に
より、回転位置の値Pdを回転数Vdに変換する。ステ
ップ3で、加算器1により目標回転*Vrと回転数Vd
との回転数偏差Veを求める。ステップ4で回転数偏差
Veの累積値tVeを演算し、ステップ5で回転数偏差
VeにゲインKPIを掛けたものと回転数偏差Veの累
積値tVeにゲインKI+を掛けたものの和を求め電流
指令値Irとする。ステップ6でフィードフォワード補
償器3により、電流指令値1rと回転数Vdの値をもと
に変数テーブルを参照し、ステップ7でPWM幅P w
 rの値を決定する。フィードフォワード補償器3は、
PWM回路4.インバータ回路5゜モータ6の特性によ
って一意に決まるPWM幅P w rとモータ6の駆動
電流1cの間の関係を表現する動特性方程式をあらかじ
め解いて、電流指令値1rと回転数VdからPWM幅を
決定する変数テーブルとこの変数テーブルを参照する手
段とからなる。ステップ8でP W M g P w 
rの符号(正、負)を方向信号、絶対値P w r o
をPWM幅としてPWM回路4に出力する。PWM回路
4では第9図のPWM信号に変換される。PWM信号と
マイクロコンピュータ11で演算された方向信号はイン
バータ回路5に入力され、第10図に示すように方向信
号が“H”レベルの時はQlとQ4が導通状態となり、
−力方向信号が“L”レベルの時はQ2とQ3が導通状
態となりモータ6に駆動電流1cが流れ、この結果モー
タ6はトルクを発生し回転軸7が回転する。回転軸7の
回転は位置検出器8により位置の変化として検出され、
パルスに変換してカウンタ9へ入力され積算される。こ
の値は位置フィードバック値Pdとしてマイクロコンピ
ュータ11に読み込まれる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、フィードフォワー
ド補償器3を構成する交戦タープルの値を決定する動特
性方程式と、実際のPWM回路4゜インバータ回路5.
モータ6の特性との間の誤差のために、モータ6に流す
べき電流指令値1rと実際のモータ6に流れる駆動電流
1cとの間に実用上無視し得ない誤差を生じてしまい、
モータ6が発生するトルクがあるべき値とはかけ離れた
ものとなり、この結果としてモータの回転軸7の制御が
思い通りのものとはならないという問題点を有していた
また、フィードフォワード補償器3を構成する変数テー
ブルの値を決定する動特性方程式は、電流指令値1rを
独立変数、モータ6の回転数Vdを媒介変数、PWM輻
P w rを従属変数とする高次の関数からなり、この
動特性方程式をあらかじめ解いて作成した変数テーブル
は多(の要素数を持ったために、メモリーの容量が非常
に大きくなる上に、この変数テーブルを参照する時間が
長くなり、PWM幅の決定に時間を要するため、電流制
御に遅れを生じ、速度制御ループのゲインを上げると発
振する場合がある。このため高速で高価なマイクロコン
ピュータと多くのメモリーを必要とするという問題点を
も有していた。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するための第1の発明は、P W M
 1@ P w rの演算に際し、フィードフォーワー
ド補償により求めた値PWMIを、電流指令値1rとモ
ータ駆動電流Icから演算により得られる補正値PWM
2を用いて補正する補正手段を備えたものである。
また第2の発明は、フィードフォワード補償器を構成す
る変数テーブルの値を決定する、電流指令値1rとモー
タの回転数Vdを補正値PWM2に変換する手段を複数
の1次関数で近似としたものである。
さらに第3の発明は、フィードフォワード補償器を構成
する電流指令値1rとモータの回転数Vdを補正値PW
M2に変換する手段を、2種類の傾きを持つ1次関数群
によって構成したものである。
作   用 第1の発明によれば、P W M @P w rの決定
に際し、フィードフォワード補償により求めた値PWM
Iを、電流指令値1rとモータ駆動電流1cから演算に
より得られる補正値PWM2を用いて補正することによ
り、フィードフォワード補償だけでは打ち消すことがで
きないモータに流すべき電流指令値Irと、実際にモー
タに流れる駆動電流Icとの間の誤差を無くして望みの
トルクを発生させ、モータ軸を思い通りに制御すること
が可能となる。
また、第2の発明によれば、フィードフォワード補償器
を構成する変数テーブルの値を決定するための、電流指
令値Irとモータの回転数VdをPWMIに変換する手
段を複数の1次関数で近似することにより、変数テーブ
ルの要素数を大幅に減少させることを可能としメモリー
の容量を縮小し、演算時間を短縮することが可能となる
さらに、第3の発明によれば、フィードフォワード補償
器を構成する、電流指令値1rとモータの回転数VdG
PWM1に変換する手段を、2種類の傾きを持つ1次関
数群によって構成することにより、変数テーブルを不要
とし、メモリーの容量を大幅1こ縮小することが可能と
なる。
実施例 以下本発明による実施例のモータ制御装置について、図
面を参照しながら説明する。
第1図は第1の発明の実施例におけるモータ制御装置の
構成を示すものである。第1図において、101は加算
器、102は101で得られたモータの回転数の偏差v
eを補償する補償器、103は加算器、104は103
で得られた電流偏差1eを補償して補正値PWM2を求
める補償器、105は104で得られた補正値PWM2
とフィードフォワード補償によって得られた値PWMI
とを加算してPWM幅P w rを決定する加算器、1
06は105で得られたPWM幅をPWM信号に変換す
るPWM回路、107はインバータ回路、108はモー
タ、109はモータの回転軸、110は109のモータ
の回転軸の回転位置を検出する位置検出器、111は1
10の位置検出器から送られるパルスを計数するカウン
ター、112は111のカウンターに蓄えられている位
置の値をモータの回転数に変換する位置回転数変換器、
113はモータ108を流れる駆動電流1cを検出する
電流検出器、114は電流検出器113の出力電圧をデ
ィジタル値に変換するA/D変換器である。
115は102で得られた電流指令値1rとモータ10
8の回転数VdをPWM幅P w rに変換するフィー
ドフォワード補償器、116はマイクロコンピュータ、
117は107のインバータ回路に電流電圧を供給する
為の直流電源である。
以上のように構成されたモータの制御装置について以下
その動作を説明する。
マイクロコンピュータ116は一定周期ごとに電流指令
値演算およびPWM演算を実行する。電流指令値演算お
よびPWM演算の処理内容を第2図に示す。マイクロコ
ンピュータ116はステップ1で一定周期ごとにカウン
タ111に貯えられているモータ1080回転軸109
の回転位置の値Pdを読み込む。ステップ2で位置回転
数変換器112により、回転位置Pdを回転数Vdに変
換する。ステップ3で、加算器101により目標回転数
Vrと回転数Vdと回転数偏差Veを求める。ステップ
4で回転数偏差Veの累積値tVeを演算し、ステップ
5で回転数偏差VeにゲインKPIを掛けたものと回転
数偏差Veの累積値tVeにゲインKIIを掛けたもの
の和を求め電流指令値Itとする。ステップ6でフィー
ドフォワード補償器115により、電流指令値1rと回
転数Vdの値をもとに変数テーブルを参照し、ステップ
7でPWMIの値を決定する。ステップ8で、マイクロ
コンピュータ116は一定周期ごとにA/D変換器11
4を介して電流検出器113によって検出したモータ駆
動電流1cを読み込む。ステップ9で加算器103によ
り電流指令値Irと駆動電流1cとの電流偏差Ieを求
める。ステップ10で電流偏差1eの累積値tVeを演
算し、ステップ11で電流偏差1eにゲインKPWを掛
けたものと電流偏差1eの累積値tieにゲインKPI
を掛けたものの和をもとめ補正値PWM2とする。ステ
ップ12でPWMIの値と補正値PWM2を加算器10
5によって加算することによりPWM輻P w rの値
を決定する。ステップ13でPWM幅P w rの符号
(正、負)を方向信号、絶対値P w r oをPWM
幅としてPWM回路106に出力する。PWM信号とマ
イクロコンピュータ116で演算された方向信号はイン
バータ回路107に入力されモータ108に電流が流れ
、この結果モータ108はトルクを発生し回転軸109
が回転する。
以上のように本実施例によれば、電流指令ii l r
とモータ108の回転数Vdをフィードフォワード補償
器104によって変換した値PWMIを、電流指令値I
rと駆動電流Icとの電流偏差reを補償器104によ
って補償して得られた補正値PWM2を加算することに
よって補正し、PWM輻P w rを決定することによ
り、モータ108に望みの駆動電流1cを流すことが可
能となる。
次に第2の発明による実施例について説明する。モータ
制御装置の構成は第1図に示したものと同じである。フ
ィードフォワード補償器115を構成する変数テーブル
の値は、P W M g P w rと指令電流Ir0
間の関係を、モータ108の回転数Vdを媒介変数とす
る第3図に示すような複数の1次関数で近似することに
より決定する。1次関数の式はモータ108の回転数が
O回転の場合を基準として、回転数の増減(正、負)に
より分布する。第3図からフィードフォワード補償器1
15を構成する変数テーブルを作成する方法は、まず変
曲点の座標(Pwro、Ice)のうちIceの値を式 %式%) を解くことにより求める。以上の式中、Rはモータ10
8の電機子抵抗、Lはモータ108のインダクタンス、
Toはインバータ回路107のスイッチング周期、Vo
はインバータ回路107に直流電源117から供給され
る直流電圧、Keはモータ108の逆起電力係数、Nは
モータの回転ことにより求め、さらに逆数1/に2を演
算する。こうして求めた変数1 c c 、 1/に、
 1/に2を要素としてモータ108の回転数Vdをア
ドレスとするテーブルを作成する。
マイクロコンピュータ116は一定周期ごとに電流指令
値演算およびPWM演算を実行する。電流指令値演算お
よびPWM演算の処理内容を第5図に示す。マイクロコ
ンピュータ116はステップ1で一定周期ごとにカウン
タ111に貯えられているモータ108の回転軸109
の回転位置の値Pdを読み込む。ステップ2で位置回転
数変換器112により、回転位置Pdを回転数Vdlこ
変換する。ステップ3で、加算器101により目標回転
数Vrと回転数Vdとの回転数偏差Veを求める。ステ
ップ4で回転数偏差Veの累積値tVeを演算し、ステ
ップ5で回転数偏差VeにゲインKPIを掛けたものと
回転数偏差Veの累積値t V eにゲインKI+を掛
けたものの和を求め電流指令値Irとする。ステップ6
でフィードフォワード補償器115により、回転数Vd
の値をもとに変数テーブルから傾き1/に、、傾き1/
に2.変曲点の座標Iceの値を求める。ステップ7で
電流指令値1rが変曲点の座標Iceより大が否がを判
定する。ステップ8で、電流指令値Irが変曲点の値I
ceより大きい場合には式 により、また電流指令値1rが変曲点の値Iceより大
きくない場合には式 により、PWMIの値を決定する。ステップ9で、マイ
クロコンピュータ116は一定周期ごとE A / D
変換器114を介して電流検出器113によって検出し
たモータ駆動電流Icを読み込む。ステップ10で加算
器103により電流指令値1rと駆動電流Icとの電流
偏差Ieを求める。ステップ11で電流偏差Ieの累積
値tleを演算し、ステップ12で電流偏差1eにゲイ
ンKPWを掛けたものの和をもとめ補正値PWM2とす
る。ステップ13でPWMIの値と補正[PWM2を加
算器105によって加算することによりPWM輻P w
 rの値を決定する。ステップ14でPWM輻Pwrの
符号(正、負)を方向信号、絶対値Pwr。
をPWM輻としてPWM回路106に出力する。
PWM信号とマイクロコンピュータ116で演算された
方向信号はインバータ回路107に入力されてモータ1
08に電流が流れ、この結果モータ108はトルクを発
生し回転軸109が回転する。
以上のように本実施例によれば、フィードフォワード補
償器115を構成する変数テーブルの値を、P W M
 l!@ P w rと指令電流1cの間の関係を、モ
ータ108の回転数Vdを媒介変数とする複数の1次関
数で近似することによって決定することにより、変数テ
ーブルの要素数を大幅に減少させ、この結果メモリーの
容量を縮小し、演算時間を短縮することが可能となる。
次いで第3の発明による実施例のモータ制御装置につい
て説明する。モータ制御装置の構成は第1図に示したも
のと同・じである。フィードフォワード補償器115に
入力される電流指令値1rとモータの回転数VdをPW
MIに変換する手段を、P W M @P w rと指
令電流1rの間の関係を、モータ108の回転数Vci
を媒介変数とする第4図に示すような2種類の傾きを持
つ1次関数群によって近似することにより決定する。1
次関数群は傾きKIIとに22と2種類の値を有し、モ
ータ108の回転数がO回転の場合を基準として、回転
数の増減(正、負)により分布する。フィードフォワー
ド補償器115に入力、される電流指令値Irとモータ
の回転数VdをpWMlに変換する手段を決定する方法
は、まず変曲点の座標(pwr、Ice)のうちIcc
の値をモータ108の回転数Vdを独立変数とする関数
を解くことにより求める。
次に直線群の傾きに、、に2から1/に、、1/につの
値を求め記憶させておく。以上のうちIceの値はP 
W M fNA P w rを演算するたびごとに、上
記関数を解くことにより求める。
マイクロフンピユータ116は一定周期ごとに電流指令
値演算およびPWM演算を実行する。電流指令値演算お
よびPWM演算の処理内容を第6図に示す。マイクロコ
ンピュータ116はステップ1で一定周期ごとにカウン
タ111に貯えられているモータ108の回転軸109
の回転位置の値Pdを読み込む。ステップ2で位置回転
数変換器112により、回転位flfPdを回転数Vd
に変換する。ステップ3で加算器101により目標回転
数Vrと回転数Vdとの回転数偏差Veを求める。ステ
ップ4で回転数偏差Veの累積値tVeを演算し、ステ
ップ5で回転数偏差VeにゲインKPIを掛けたものと
回転数偏差Veの累積値tVeにゲインKI+を掛けた
ものの和を求め電流指令値Irとする。ステップ6でフ
ィードフォワード補償器により、回転数Vdの値から演
算により変曲点の座標Iceの値を求める。ステップ7
で電流指令値1rが変曲点の座標Iceより大か否かを
判定する。ステップ8で、電流指令値1rが変曲点の座
標Iceより大きい場合には式PWM 1−116は一
定周期ごとにA/D変換器114を介して電流検出器1
13によって検出したモータ駆動電流1cを読み込む。
ステップ10で加算器103により電流指令値Irと駆
動電流1cとの電流偏差1eを求める。ステップ11で
電流偏差Ieの累積値tieを演算し、ステップ12で
電流偏差1eにゲインKpwを掛けたものと電流偏差I
eの累積値tieにゲインKPIを掛けたものの和をも
とめ補正値PWM2とする。ステ・ツブ13でPWMI
の値と補正値PWM2を加算器105によって加算する
ことによりP W M g P w rの値を決定する
。ステップ14でP W M 1@ P w rの符号
(正、負)を方向信号、絶対値P w r oをPWM
幅としてPWM回路106に出力する。PWM信号とマ
イクロコンピュータ116で演算された方向信号はイン
バータ回路107に入力されてモータ108に電流が流
れ、この結果モータ108はトルクを発生し回転軸10
9が回転する。
以上のように本実施例によれば、フィードフォワード補
償器115を構成する、電流指令値1rとモータの回転
数VdをPWMIに変換する手段を、P W M 1@
 P w rと指令電流1rの間の関係を、モータ10
8の回転数Vdを媒介変数とする2種類の傾きを持つ1
次関数群によって近似することで決定することにより、
変数テーブルを不要とし、メモリーの容量を大幅に縮小
することが可能となる。
なお以上においては、直流モータを対象として説明した
が、モータが3相交流モータであっても差しつかえは無
い。
発明の効果 以上のように第1の発明によれば、モータの制御装置に
おけるP W M @ P w rの演算に際し、フィ
ードフォワード補償により求めた値PWMIを、電流指
令値Irとモータ駆動電流1cから演算により得られる
補正値PWM2を用いて補正することにより、フィード
フォワード補償だけでは打ち消すことができないモータ
に流すべき電流指令値Irと、実際にモータに流れる駆
動電流1cとの間の誤差を無くして望みのトルクを発生
させ、モータ軸を思い通りに制御することができるよう
になる。
また第2の発明によれば、フィードフォワード補償器を
構成する変数テーブルの値を決定するための、電流指令
値1rとモータの回転数VdをPWMIに変換する手段
を複数の1次関数で近似化することにより、変数テーブ
ルの要素数を大幅に減少させ、その結果としてメモリー
の容量を縮小することができるようになり、演算時間を
短縮することができるようになる。
さらに第3の発明によれば、フィードフォワード補償器
を構成する、電流指令値1rとモータの回転数VdをP
WMIに変換する手段を、2種類の傾きを持つ1次関数
群によって構成することにより、変数テーブルが不要と
なりメモリーの容量が大幅に縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1.第2.第3の発明の実施例にお
けるモータの制御装置の構成図、第2図は第1の発明の
実施例におけるマイクロコンビュロ ー夕のPWM幅演算演算フロ3図は第2の発明における
PWM幅と電流の変換関係グラフ、第4図は第3の発明
におけるPWM幅と電流の変換関係グラフ、第5図は第
2の発明の実施例におけるマイクロコンピュータのPW
M幅演算フロ諭第6図は第3の発明の実施例におけるマ
イクロコン田 ピユータのPWM幅演算フロ寵第7図は従来の図はPW
M信号波形図、第10図はインバータ回路の導通による
モータに流れる電流の様子を示す説明図である。 101・・・・・・加算器、102・・・・・・補償器
、103・・・・・・加算器、104・・・・・・補償
器、105・・・・・・加算器、106・・・・・・P
WM回路、107・・・・・・インバータ回路、108
・・・・・・モータ、109・・・・・・回転軸、11
0・・・・・・位置検出器、111・・・・・・カウン
タ、112・・・・・・位置・回転数変換器、113・
・・・・・電流検出器、114・・・・・・A/D変換
器、115・・・・・・フィードフォワード補償器、1
16・・・・・・マイクロコンピュータ。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1冬用 PWM%(Pwr) pl” 鴇(Pwr ) 第 図 第 区 0口 区 ■ 旙

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)モータに接続される電源とスイッチング素子とか
    らなるインバータ回路と、前記モータの回転数検出手段
    と、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と
    、前記モータに流す電流指令値を計算する電流指令演算
    手段と、前記インバータ回路のスイッチング素子を制御
    する時間幅を計算するパルス幅変調PWM演算手段と、
    前記PWM演算手段の計算結果から前記インバータ回路
    に入力されるPWM信号を作るPWM回路とからなるモ
    ータの制御装置であって、前記電流指令演算手段の演算
    結果である電流指令値と前記回転数検出手段により検出
    された前記モータの回転数とを、予め決定された変換手
    段により変換して得られた値を、前記電流指令値と前記
    電流検出手段により検出された電流の値から演算により
    得られる補正値を用いて補正することによって、PWM
    信号の時間幅を決定するよう構成したことを特徴とする
    モータ制御装置。
  2. (2)電流指令値とモータの回転数からの変換手段が、
    複数の1次関数で近似した値を要素とするテーブルを用
    いる構成とした特許請求の範囲第1項記載のモータ制御
    装置。
  3. (3)電流指令値とモータの回転数からの変換手段が、
    2種類の傾きを持つ1次関数群からなる特許請求の範囲
    第1項記載のモータ制御装置。
JP2106152A 1990-04-20 1990-04-20 モータ制御装置 Pending JPH044782A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07109866A (ja) * 1993-10-13 1995-04-25 Omron Corp 窓・扉開閉制御装置
JP2000270579A (ja) * 1999-03-12 2000-09-29 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 電流制御装置
JP2000270589A (ja) * 1999-03-12 2000-09-29 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 電流制御装置

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JP2000270579A (ja) * 1999-03-12 2000-09-29 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 電流制御装置
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