JPH0583984A - Operation controller for dc motor - Google Patents

Operation controller for dc motor

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JPH0583984A
JPH0583984A JP3236004A JP23600491A JPH0583984A JP H0583984 A JPH0583984 A JP H0583984A JP 3236004 A JP3236004 A JP 3236004A JP 23600491 A JP23600491 A JP 23600491A JP H0583984 A JPH0583984 A JP H0583984A
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commutation
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Koji Hamaoka
孝二 浜岡
Hiromi Shibuya
浩洋 渋谷
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Abstract

PURPOSE:To eliminate circulation current, in PWM rotational speed control of DC motor, by delaying OFF operation of a semiconductor switch in the other arm for a predetermined time through an OFF delay circuit and turning other semiconductor switches ON during that time thereby avoiding a state where all semiconductor switches are turned OFF. CONSTITUTION:A commutation circuit 10 determines the operation of semiconductor switching elements 6a-6f in an inverter circuit 5 based on an output from a position detecting circuit 9 for detecting the position of the rotor of a DC motor 8. A first drive circuit 12 synthesizes outputs from a chopping signal generating circuit 11 for varying the rotational speed of the DC motor 8 and the commutation circuit 10 to produce a chopping signal for turning ON/OFF semiconductor switches 6d-6f in one side arm of the inverter circuit 5. A second drive circuit 14 delays the signal of the commutation circuit 10 through an OFF delay circuit 13 and turns other semiconductor switches 6a-6c ON/OFF thus avoiding a state where all semiconductor switches are turned OFF and eliminating circulation current.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直流電動機のPWM制御
を用いた回転数制御において、その切り換え時に発生す
る還流電流を除去した直流電動機の運転制御装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operation control device for a DC electric motor, in which a reflux current generated at the time of switching is eliminated in the rotation speed control using the PWM control of the DC electric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、直流電動機はその効率の高さや、
回転数制御の容易性から、その応用範囲が広がってきて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, DC motors are highly efficient and
The range of applications is expanding due to the ease of controlling the rotation speed.

【0003】以下に従来の直流電動機の運転制御方法に
ついて説明する。直流電動機の回転数を制御するため
に、たとえば特開昭51−28610号公報に示される
ような方法がある。これはインバータ回路の片側の半導
体スイッチを、駆動周波数より高いチョッピング周波数
でオン/オフ制御(以下PWM制御と呼ぶ)するもので
ある。この方法ではインバータ回路の全半導体スイッチ
がオフする瞬間があり、このときの巻線のエネルギーは
還流電流として整流回路の平滑コンデンサに逆流してい
た。
A conventional operation control method for a DC motor will be described below. There is a method for controlling the rotation speed of the DC motor, for example, as disclosed in JP-A-51-28610. This is to perform on / off control (hereinafter referred to as PWM control) of a semiconductor switch on one side of an inverter circuit at a chopping frequency higher than a drive frequency. In this method, there is a moment when all the semiconductor switches of the inverter circuit are turned off, and the energy of the winding at this time flows back to the smoothing capacitor of the rectifier circuit as a return current.

【0004】その動作について図7を用いてさらに詳し
く説明する。図7は従来の直流電動機の運転制御装置の
動作の模式図である。
The operation will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of a conventional DC motor operation control device.

【0005】図7(a)は半導体スイッチのうち6aと
6fがオンしており、実線と矢印に示すような経路で直
流電源Eから電流が供給されている。次に図7(b)で
PWM制御により6fがオフすると6cと並列に入って
いるダイオードの働きにより実線に示すような閉ループ
が構成され電流が流れ続ける。
In FIG. 7A, 6a and 6f of the semiconductor switches are turned on, and the current is supplied from the DC power source E through the route shown by the solid line and the arrow. Next, when 6f is turned off by PWM control in FIG. 7B, a closed loop as shown by the solid line is formed by the action of the diode in parallel with 6c, and the current continues to flow.

【0006】次に図7(c)で転流動作により6aがオ
フになると全トランジスタがオフになった状態になる。
このとき閉ループは構成されず巻線に蓄えられたエネル
ギーは実線と矢印に示すような経路で直流電源Eに還流
電流として逆流してしまう。
Next, in FIG. 7C, when 6a is turned off by the commutation operation, all the transistors are turned off.
At this time, a closed loop is not formed and the energy stored in the winding flows backward as a return current to the DC power source E through the path shown by the solid line and the arrow.

【0007】この還流電流を防止するために、たとえば
特開昭63−234893号公報に示されるような改善
がなされている。これは転流動作による切り換えのタイ
ミングに制限を加え、PWM制御によって他方アームの
半導体スイッチがオンしているときにのみ切り換えるよ
うにすることにより、全半導体スイッチがオフするのを
防止し、還流電流をなくすようにしたものであった。
In order to prevent this return current, for example, the improvement shown in Japanese Patent Laid-Open No. 63-234893 has been made. This limits the timing of switching by commutation operation and prevents all semiconductor switches from turning off by switching only when the semiconductor switch of the other arm is on by PWM control, and the return current is reduced. It was designed to eliminate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、次に示すような問題があった。
However, the conventional structure as described above has the following problems.

【0009】従来の方法では、還流電流の影響はなくな
るが、PWM制御のチョッピング周波数と直流電動機の
回転数により転流のズレが非常に大きくなる事があり、
電流増加・効率ダウンしてしまい、最悪の場合は脱調を
起こしてしまい、直流電動機が停止してしまう。
In the conventional method, the influence of the return current is eliminated, but the deviation of commutation may become very large depending on the chopping frequency of PWM control and the rotation speed of the DC motor.
The current increases and efficiency drops, and in the worst case, step-out occurs and the DC motor stops.

【0010】たとえば、直流電動機の回転子が4極で6
000r/minで回転しており、PWM制御のチョッ
ピング周波数が2kHzである場合、各相への転流範囲
において平均3.3回(2kHz÷200Hz÷3)の
オン/オフ制御がなされている。この場合オフになった
瞬間に切り換えがされると最大約30度の位相遅れが生
じてしまう事になる。この位相遅れの影響により、上記
のような問題点が発生する。
For example, a DC motor rotor has 4 poles and 6
When rotating at 000 r / min and the chopping frequency of PWM control is 2 kHz, on / off control is performed 3.3 times (2 kHz / 200 Hz / 3) on average in the commutation range to each phase. In this case, if the switching is performed at the moment when it is turned off, a maximum phase delay of about 30 degrees will occur. Due to the influence of this phase delay, the above problems occur.

【0011】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電流増加・効率ダウンなどの特性劣化を起こさず、
かつ還流電流を効果的に防止できる直流電動機の運転制
御装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and does not cause characteristic deterioration such as current increase and efficiency reduction.
Moreover, it is an object of the present invention to provide an operation control device for a DC motor that can effectively prevent a return current.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の直流電動機の運転制御装置は、直流電動機の
回転子の位置を検出する位置検出回路の出力を元にイン
バータ回路の半導体スイッチング素子の動作を決定する
転流回路と、直流電動機の回転数を可変にするためのチ
ョッピングを行うための信号を発生するチョッピング信
号発生回路と、転流回路の第1の出力とチョッピング信
号発生回路の出力とを合成しインバータ回路の片側アー
ムの半導体スイッチをオン/オフさせる第1ドライブ回
路と、転流回路の第2の出力のオンからオフにする信号
を一定時間遅延させるオフ遅延回路と、オフ遅延回路の
出力によりインバータ回路の他方アームの半導体スイッ
チをオン/オフさせる第2ドライブ回路という構成を有
している。
In order to achieve this object, a DC motor operation control apparatus according to the present invention uses a semiconductor switching of an inverter circuit based on the output of a position detection circuit for detecting the position of the rotor of the DC motor. A commutation circuit that determines the operation of the element, a chopping signal generation circuit that generates a signal for performing chopping to make the rotation speed of the DC motor variable, a first output of the commutation circuit, and a chopping signal generation circuit. A first drive circuit for synthesizing the output of the inverter circuit and turning on / off the semiconductor switch on one arm of the inverter circuit, and an off delay circuit for delaying a signal for turning on / off the second output of the commutation circuit for a certain period of time, It has a configuration of a second drive circuit for turning on / off the semiconductor switch of the other arm of the inverter circuit by the output of the off delay circuit.

【0013】[0013]

【作用】この構成によって、オフ遅延回路により他方ア
ームの半導体スイッチがオフする動作を一定時間遅延さ
せ、その間に他の半導体スイッチがオンするようにする
事により、全ての半導体スイッチがオフになる状態を回
避し、還流電流を防止するようにしたものである。また
このとき一定時間は半導体スイッチが2個同時にオンし
ているが、短時間であるために特性への影響はない。こ
のように本発明によると、その特性に影響を与える事な
く、還流電流を防止する事ができる。
With this configuration, the operation in which the semiconductor switch on the other arm is turned off is delayed by the off delay circuit for a certain period of time, and the other semiconductor switches are turned on during that time, whereby all the semiconductor switches are turned off. To avoid the return current. At this time, two semiconductor switches are turned on at the same time for a fixed time, but the characteristics are not affected because the time is short. As described above, according to the present invention, the reflux current can be prevented without affecting the characteristics.

【0014】[0014]

【実施例】(実施例1)以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明の第1の実施例における直流
電動機の運転制御装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an operation control device for a DC motor according to a first embodiment of the present invention.

【0016】図1において、1は交流電源である。2は
交流電源1の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路で
あり、ダイオード3a〜3dがブリッジ接続され、その
出力に平滑コンデンサ4が接続されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 is an AC power source. Reference numeral 2 is a rectifier circuit that converts the AC voltage of the AC power supply 1 into a DC voltage. The diodes 3a to 3d are bridge-connected, and the smoothing capacitor 4 is connected to the output thereof.

【0017】5はインバータ回路であり、半導体スイッ
チ(本実施例ではトランジスタ)6a〜6fが3相ブリ
ッジ接続されており、かつ各々のトランジスタに並列・
逆方向でダイオード7a〜7fが接続されている。
Reference numeral 5 denotes an inverter circuit in which semiconductor switches (transistors in this embodiment) 6a to 6f are connected in a three-phase bridge, and each transistor is connected in parallel.
The diodes 7a to 7f are connected in the reverse direction.

【0018】8は直流電動機であり、インバータ回路5
の出力により駆動される。9は直流電動機8の回転子
(図示せず)の回転位置を検出するための位置検出回路
であり、本実施例では直流電動機の逆起電圧から位置を
検出する方式としている。
Reference numeral 8 is a DC motor, and an inverter circuit 5
Driven by the output of. Reference numeral 9 denotes a position detection circuit for detecting the rotational position of a rotor (not shown) of the DC motor 8, and in this embodiment, the position is detected from the counter electromotive voltage of the DC motor.

【0019】10は位置検出回路9の出力からインバー
タ回路5の半導体スイッチ6a〜6fを転流させる信号
をつくりだす転流回路である。11は直流電動機8の回
転数を可変にするためのPWM制御を行うための信号を
発生するチョッピング信号発生回路であり、一定周波数
でオン/オフ比率の異なる波形を作り出す。
Reference numeral 10 is a commutation circuit for producing a signal for commutating the semiconductor switches 6a to 6f of the inverter circuit 5 from the output of the position detection circuit 9. Reference numeral 11 denotes a chopping signal generation circuit that generates a signal for performing PWM control for varying the rotation speed of the DC motor 8, and creates a waveform having a constant frequency and different on / off ratios.

【0020】12は転流回路10の出力のうち、下アー
ムの半導体スイッチ6d〜6fを転流する信号(第1の
出力Sx、Sy、Szとする)とチョッピング信号発生
回路11の出力ScとのAND条件で半導体スイッチ6
d〜6fを動作させる第1ドライブ回路である。
Among the outputs of the commutation circuit 12, a signal 12 commutates the semiconductor switches 6d to 6f of the lower arm (first outputs Sx, Sy, Sz) and an output Sc of the chopping signal generation circuit 11. Semiconductor switch 6 under the AND condition of
It is a first drive circuit that operates d to 6f.

【0021】13は転流回路10の出力のうち、上アー
ムの半導体スイッチ6a〜6cを転流する信号(第2の
出力Su、Sv、Swとする)のオフ時の信号を一定時
間遅延させるオフ遅延回路である。14はオフ遅延回路
13の出力で半導体スイッチ6a〜6cを動作させる第
2ドライブ回路である。
The output 13 of the commutation circuit 10 delays a signal at the time of turning off signals (second outputs Su, Sv, Sw) commutating the semiconductor switches 6a to 6c of the upper arm for a predetermined time. It is an off delay circuit. Reference numeral 14 is a second drive circuit that operates the semiconductor switches 6a to 6c with the output of the off delay circuit 13.

【0022】以上のように構成された直流電動機の運転
制御装置について、図2、図3を用いてその動作を説明
する。
The operation of the operation control device for the DC motor configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

【0023】図2は本発明の第1の実施例の主要部にお
けるタイミングチャートである。位置検出回路9の出力
S1、S2、S3とチョッピング信号発生回路11の出
力Scにより半導体スイッチ6a〜6fをオン/オフ制
御する。その論理式は次の通りである。
FIG. 2 is a timing chart of the main part of the first embodiment of the present invention. The semiconductor switches 6a to 6f are turned on / off by the outputs S1, S2, S3 of the position detection circuit 9 and the output Sc of the chopping signal generation circuit 11. The logical formula is as follows.

【0024】 Su=(S1)・(/S2) Sv=(S2)・(/S3) Sw=(S3)・(/S1) Sx=(/S1)・(S2)・(Sc) Sy=(/S2)・(S3)・(Sc) Sz=(/S3)・(S1)・(Sc) 各信号Su、Sv、Swはオフのタイミングが一定時間
(td)遅延され、半導体スイッチ6a〜6cを制御す
る。また各信号Sx、Sy、Szはそのまま半導体スイ
ッチ6d〜6fを制御する。
Su = (S1). (/ S2) Sv = (S2). (/ S3) Sw = (S3). (/ S1) Sx = (/ S1). (S2). (Sc) Sy = ( /S2).(S3).(Sc) Sz = (/ S3). (S1). (Sc) The off timing of each signal Su, Sv, Sw is delayed by a certain time (td), and the semiconductor switches 6a to 6c. To control. The signals Sx, Sy, Sz directly control the semiconductor switches 6d to 6f.

【0025】この図2に示すように上アームの半導体ス
イッチはオフされるときに一定時間遅延するために時間
tdの区間においては3個の半導体スイッチのうち2個
が必ずオンとなっている。この区間により全ての半導体
スイッチがオフになる事を防止し、還流電流を防止でき
る。
As shown in FIG. 2, since the upper arm semiconductor switch is delayed by a certain time when it is turned off, two of the three semiconductor switches are always on during the period of time td. This section can prevent all semiconductor switches from being turned off, and can prevent a return current.

【0026】つぎにこの動作についてさらに詳細に説明
する。図3は本発明の第1の実施例における直流電動機
の運転制御装置の動作の模式図である。
Next, this operation will be described in more detail. FIG. 3 is a schematic diagram of the operation of the operation control device for the DC motor according to the first embodiment of the present invention.

【0027】図3(a)は半導体スイッチのうち6aと
6fがオンしており、実線と矢印に示すような経路で直
流電源Eから電流が供給されている。次に図3(b)で
PWM制御により6fがオフすると6cと並列に入って
いるダイオードの働きにより実線に示すような閉ループ
が構成され電流が流れ続ける。
In FIG. 3 (a), the semiconductor switches 6a and 6f are turned on, and current is supplied from the DC power source E through the route shown by the solid line and the arrow. Next, when 6f is turned off by PWM control in FIG. 3 (b), the closed loop as shown by the solid line is formed by the action of the diode in parallel with 6c, and the current continues to flow.

【0028】次に図3(c)で転流動作により6bがオ
ンになるが遅延動作により6aはまだオンしたままであ
る。このとき実線に示す電流が流れる。次に図3(d)
で遅延動作が終了して6aがオフとなるが、このときは
すでに6bがオンされており実線に示すような閉ループ
で電流が流れる。図3(e)では、6fが再びオンし、
元の状態に戻る。
Next, in FIG. 3C, 6b is turned on by the commutation operation, but 6a is still turned on by the delay operation. At this time, the current shown by the solid line flows. Next, FIG. 3 (d)
Then, the delay operation ends and 6a is turned off. At this time, 6b is already turned on, and a current flows in a closed loop as shown by the solid line. In FIG. 3 (e), 6f is turned on again,
Return to the original state.

【0029】この動作から明らかなように、本発明にお
いては全ての半導体スイッチがオフになった状態になる
事はなく、常に閉ループは構成されているので還流電流
は発生しない。
As is apparent from this operation, in the present invention, all the semiconductor switches are never turned off, and the closed loop is always formed, so that no return current is generated.

【0030】以上のように本実施例において、直流電動
機8の回転子の位置を検出する位置検出回路9の出力を
元にインバータ回路5の半導体スイッチング素子6a〜
6fの動作を決定する転流回路10と、直流電動機8の
回転数を可変にするためのチョッピングを行うための信
号を発生するチョッピング信号発生回路11と、転流回
路10の第1の出力Sx、Sy、Szとチョッピング信
号発生回路11の出力Scとを合成しインバータ回路5
の片側アームの半導体スイッチ6d〜6fをオン/オフ
させる第1ドライブ回路12と、転流回路10の第2の
出力Su、Sv、Swのオンからオフにする信号を一定
時間遅延させるオフ遅延回路13と、オフ遅延回路13
の出力によりインバータ回路5の他方アームの半導体ス
イッチ6a〜6cをオン/オフさせる第2ドライブ回路
14とを設ける事により、全ての半導体スイッチがオフ
になる状態を防止し、平滑コンデンサ4に逆流する還流
電流を防止でき、平滑コンデンサ4を小型化できるとと
もに、信頼性も向上する。また、オンするタイミングは
全くずれないために、直流電動機の特性にも全く影響を
与えない。
As described above, in this embodiment, based on the output of the position detection circuit 9 for detecting the position of the rotor of the DC motor 8, the semiconductor switching elements 6a to 6a of the inverter circuit 5
A commutation circuit 10 that determines the operation of 6f, a chopping signal generation circuit 11 that generates a signal for performing chopping to make the rotation speed of the DC motor 8 variable, and a first output Sx of the commutation circuit 10. , Sy, Sz and the output Sc of the chopping signal generation circuit 11 are combined to form the inverter circuit 5
Drive circuit 12 for turning on / off the semiconductor switches 6d to 6f on one side of the arm and an off delay circuit for delaying a signal for turning off the second outputs Su, Sv, Sw of the commutation circuit 10 for a certain period of time. 13 and an off delay circuit 13
By providing the second drive circuit 14 for turning on / off the semiconductor switches 6a to 6c on the other arm of the inverter circuit 5 by the output of the above, the state in which all the semiconductor switches are turned off is prevented and the current flows back to the smoothing capacitor 4. The return current can be prevented, the smoothing capacitor 4 can be downsized, and the reliability is improved. Also, since the timing of turning on is not shifted at all, it does not affect the characteristics of the DC motor at all.

【0031】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】図4は本発明の第2の実施例における直流
電動機の運転制御装置のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of an operation control device for a DC motor according to the second embodiment of the present invention.

【0033】図4において、1は交流電源、2は整流回
路、3a〜3dはダイオード、4は平滑コンデンサ、7
a〜7fはダイオード、8は直流電動機、9は位置検出
回路、10は転流回路、11はチョッピング信号発生回
路、12は第1ドライブ回路で、以上は図1と構成は同
じものである。
In FIG. 4, 1 is an AC power source, 2 is a rectifier circuit, 3a to 3d are diodes, 4 is a smoothing capacitor, 7
a to 7f are diodes, 8 is a DC motor, 9 is a position detection circuit, 10 is a commutation circuit, 11 is a chopping signal generation circuit, and 12 is a first drive circuit. The above is the same as the configuration in FIG.

【0034】20はインバータ回路であり、図1とは異
なり、上アームの半導体スイッチ21a〜21cに低速
半導体スイッチ(実施例ではトランジスタ)を用い、下
アームの半導体スイッチ21d〜21fに高速半導体ス
イッチ(実施例ではMOSFET)を用いている。
Reference numeral 20 denotes an inverter circuit, which is different from FIG. 1 in that low-speed semiconductor switches (transistors in the embodiment) are used for the upper arm semiconductor switches 21a to 21c, and high-speed semiconductor switches (transistors are used in the lower arm). In the embodiment, a MOSFET) is used.

【0035】また22は、第3ドライブ回路で図1とは
異なり、転流回路10の第2の出力をオフ遅延無しで動
作させている。
Further, 22 is a third drive circuit, which is different from FIG. 1 and operates the second output of the commutation circuit 10 without OFF delay.

【0036】図5は第3ドライブ回路の詳細な回路図で
あり、半導体スイッチ21aの第3ドライブ回路を示
す。
FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the third drive circuit, showing the third drive circuit of the semiconductor switch 21a.

【0037】図5において、23はトランジスタで半導
体スイッチ21aのコレクタ・ベースに各々エミッタ・
コレクタが接続されている。24は抵抗でトランジスタ
23のエミッタ・ベース間に取り付けられている。25
は抵抗で一端をトランジスタ23のベースに、他端はト
ランジスタ26のコレクタに接続されている。トランジ
スタ26のベースに入力される信号により半導体スイッ
チ21aがオン/オフ制御される。
In FIG. 5, reference numeral 23 designates a transistor, and the collector and base of the semiconductor switch 21a are respectively emitter and emitter.
The collector is connected. Reference numeral 24 is a resistor which is attached between the emitter and base of the transistor 23. 25
Is a resistor, one end of which is connected to the base of the transistor 23 and the other end of which is connected to the collector of the transistor 26. The semiconductor switch 21a is ON / OFF controlled by a signal input to the base of the transistor 26.

【0038】ここで特徴的な事は、一般のこのようなド
ライブ回路においてはトランジスタの高速動作を目指す
ために、オフするときにベースの電位をマイナス側に引
くが、ここではそれは行わない。これは後で説明をする
が、トランジスタの持つ特性のうちスイッチング特性の
蓄積時間を積極的に使おうとするものである。
A characteristic feature here is that in a general drive circuit such as this, the potential of the base is pulled to the negative side when the transistor is turned off in order to aim at high-speed operation of the transistor, but this is not done here. As will be described later, this is intended to positively use the storage time of the switching characteristic of the characteristics of the transistor.

【0039】他の上アームの半導体スイッチ21b、2
1cについても、同様の回路で構成されている。
Other upper arm semiconductor switches 21b, 2
1c also has a similar circuit.

【0040】上記のように構成された直流電動機の運転
制御装置について、以下のその動作のついて説明する。
The operation of the DC motor operation controller constructed as described above will be described below.

【0041】位置検出回路9の出力により転流回路10
で上アームの低速半導体スイッチ21a〜21cへの転
流信号Su、Sv、Swを生成する。また同時に下アー
ムの高速半導体スイッチ21d〜21fへの転流信号S
x、Sy、Szを生成する。
The commutation circuit 10 is driven by the output of the position detection circuit 9.
Generates commutation signals Su, Sv, Sw to the low speed semiconductor switches 21a to 21c of the upper arm. At the same time, the commutation signal S to the high speed semiconductor switches 21d to 21f of the lower arm
Generate x, Sy, and Sz.

【0042】第1ドライブ回路12では、第1の実施例
で説明したのと同様チョッピング信号発生回路11の出
力Scと転流回路の第1の出力Sx、Sy、Szとを合
成して高速半導体スイッチ21d〜21fまでをオン/
オフさせる。
In the first drive circuit 12, the output Sc of the chopping signal generating circuit 11 and the first outputs Sx, Sy, Sz of the commutation circuit are combined in the same manner as described in the first embodiment to form a high speed semiconductor. Switch 21d-21f on /
Turn off.

【0043】第3ドライブ回路22は転流回路10の第
2の出力Su、Sv、Swをそのまま出力し、低速半導
体スイッチ21a〜21cをオン/オフさせる。
The third drive circuit 22 outputs the second outputs Su, Sv, Sw of the commutation circuit 10 as they are, and turns on / off the low-speed semiconductor switches 21a-21c.

【0044】次に、さらに詳細な説明を図6にて説明す
る。図6は第2の実施例におけるタイミングチャートで
ある。
Next, a more detailed description will be given with reference to FIG. FIG. 6 is a timing chart in the second embodiment.

【0045】転流回路10の出力のうちSuがオンから
オフになるタイミングでSvがオンする。ところが実際
の半導体スイッチの動作はSvに対応する低速半導体ス
イッチ21bは直ちにオンするが、Suに対応する低速
半導体スイッチ21aは一定時間(tstg)遅延の
後、オフする事になる。
Of the output of the commutation circuit 10, Sv turns on at the timing when Su turns off. However, in the actual operation of the semiconductor switch, the low speed semiconductor switch 21b corresponding to Sv is immediately turned on, but the low speed semiconductor switch 21a corresponding to Su is turned off after a delay of a fixed time (tstg).

【0046】これは、第3ドライブ回路22において、
前述のようにベースをマイナス側に引かないためであっ
て、低速半導体スイッチ21aのベースに蓄積された電
荷が放出されるまでオフしない特性を積極的に利用した
ものである。
This is because in the third drive circuit 22,
This is because the base is not pulled to the negative side as described above, and the characteristic of not turning off until the charge accumulated in the base of the low-speed semiconductor switch 21a is discharged is positively utilized.

【0047】この様にする事により、第1の実施例で説
明した通り、全ての半導体スイッチがオフになる状態を
回避でき、平滑コンデンサ4に逆流する還流電流を防止
する事ができる。
By doing so, as described in the first embodiment, it is possible to avoid the state where all the semiconductor switches are turned off, and it is possible to prevent the return current flowing back to the smoothing capacitor 4.

【0048】以上のように本発明は、6個の半導体スイ
ッチ21a〜21f及びダイオード7a〜7fをブリッ
ジ結線するとともに片側アームには高速動作する高速半
導体スイッチ21d〜21f・他方アームには低速動作
する低速半導体スイッチ21a〜21cを用いたインバ
ータ回路20と、位置検出回路9の出力を元にインバー
タ回路20の半導体スイッチの動作を決定する転流回路
10と、直流電動機8の回転数を可変にするためのチョ
ッピングを行うための信号を発生するチョッピング信号
発生回路11と、転流回路10の第1の出力Sx、S
y、Szとチョッピング信号発生回路11の出力Scと
の合成信号によりインバータ回路20の片側アームの高
速半導体スイッチ21d〜21fをオン/オフさせる第
1ドライブ回路12と、転流回路10の第2の出力S
u、Sv、Swによりインバータ回路20の他方アーム
の低速半導体スイッチ21a〜21cをオン/オフさせ
る第3ドライブ回路22とを設ける事により、非常に容
易な構成で半導体スイッチの特性をうまく活用し、還流
電流を防止でき、平滑コンデンサ4の小型化、信頼性の
向上が達成できる。
As described above, according to the present invention, the six semiconductor switches 21a to 21f and the diodes 7a to 7f are bridge-connected and the one arm operates at high speed and the other arms operate at low speed and the other arm operates at low speed. The inverter circuit 20 using the low-speed semiconductor switches 21a to 21c, the commutation circuit 10 that determines the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit 20 based on the output of the position detection circuit 9, and the rotation speed of the DC motor 8 are made variable. Chopping signal generation circuit 11 for generating a signal for performing chopping, and first outputs Sx, S of the commutation circuit 10.
The first drive circuit 12 that turns on / off the high-speed semiconductor switches 21d to 21f of one side arm of the inverter circuit 20 by the combined signal of y and Sz and the output Sc of the chopping signal generation circuit 11, and the second drive circuit of the commutation circuit 10. Output S
By providing the third drive circuit 22 which turns on / off the low speed semiconductor switches 21a to 21c of the other arm of the inverter circuit 20 by u, Sv, and Sw, the characteristics of the semiconductor switch are effectively utilized with a very easy configuration, The return current can be prevented, and the smoothing capacitor 4 can be downsized and its reliability can be improved.

【0049】また、第2の実施例においては、その構成
が非常に容易である事から回路自体が小型化でき、かつ
低コスト化が可能である。また下アームに高速半導体ス
イッチを利用しているので、チョッピング周波数を高く
する事ができ、たとえば20kHzとする事により、人
間にはそのチョッピング時に発生する不快な音を取り除
く事ができる。このとき上アームは低速半導体スイッチ
のままでよい。すなわちコストアップを伴う事なく、低
騒音化ができる事になる。
Further, in the second embodiment, the circuit itself can be miniaturized and the cost can be reduced because the configuration is very easy. Further, since the lower arm uses the high-speed semiconductor switch, the chopping frequency can be increased, and by setting it to, for example, 20 kHz, it is possible to remove an unpleasant sound generated by the human during the chopping. At this time, the upper arm may remain the low-speed semiconductor switch. That is, the noise can be reduced without increasing the cost.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように本発明は、直流電動機の回
転子の位置を検出する位置検出回路の出力を元にインバ
ータ回路の半導体スイッチング素子の動作を決定する転
流回路と、直流電動機の回転数を可変にするためのチョ
ッピングを行うための信号を発生するチョッピング信号
発生回路と、転流回路の第1の出力とチョッピング信号
発生回路の出力とを合成しインバータ回路の片側アーム
の半導体スイッチをオン/オフさせる第1ドライブ回路
と、転流回路の第2の出力のオンからオフにする信号を
一定時間遅延させるオフ遅延回路と、オフ遅延回路の出
力によりインバータ回路の他方アームの半導体スイッチ
をオン/オフさせる第2ドライブ回路とを設ける事によ
り、オフ遅延回路により他方アームの半導体スイッチが
オフする動作を一定時間遅延させ、その間に他の半導体
スイッチがオンするようにする事により、全ての半導体
スイッチがオフになる状態を回避し、還流電流を防止す
るようにしたものである。またこのとき一定時間は半導
体スイッチが2個同時にオンしているが、短時間である
ために特性への影響はない。このように本発明による
と、その特性に影響を与える事なく、還流電流を防止す
る事ができるため、平滑コンデンサの小型化ができるば
かりでなく、信頼性が向上するができる優れた直流電動
機の運転制御装置を実現できるものである。
As described above, according to the present invention, a commutation circuit that determines the operation of the semiconductor switching element of the inverter circuit based on the output of the position detection circuit that detects the position of the rotor of the DC motor, and the DC motor. A chopping signal generating circuit that generates a signal for performing chopping to make the rotation speed variable, a first output of the commutation circuit and an output of the chopping signal generating circuit, and a semiconductor switch of one side arm of the inverter circuit. Drive circuit for turning on / off the switch, an off delay circuit for delaying a signal for turning off the second output of the commutation circuit for a certain time, and a semiconductor switch on the other arm of the inverter circuit by the output of the off delay circuit By providing a second drive circuit for turning on / off the switch, it is possible to prevent the semiconductor switch on the other arm from being turned off by the off delay circuit. Is the time delay, is obtained as By such other semiconductor switch is turned on during, and avoid a situation in which all of the semiconductor switches is turned off, to prevent the return current. At this time, two semiconductor switches are turned on at the same time for a fixed time, but the characteristics are not affected because the time is short. As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the return current without affecting the characteristics, so that not only the smoothing capacitor can be downsized, but also the reliability can be improved. The operation control device can be realized.

【0051】また他の構成においては、複数個の半導体
スイッチ及びダイオードをブリッジ結線するとともに片
側アームには高速動作する高速半導体スイッチ・他方ア
ームには低速動作する低速半導体スイッチを用いたイン
バータ回路と、転流回路の第1の出力により前記インバ
ータ回路の片側アームの高速半導体スイッチをオン/オ
フさせる第1ドライブ回路と、前記転流回路の第2の出
力により前記インバータ回路の他方アームの低速半導体
スイッチをオン/オフさせる第3ドライブ回路とを設け
る事により、小型化・低コスト化が可能で、かつ還流電
流を防止できる直流電動機の運転制御装置が実現できる
ものである。
In another configuration, an inverter circuit using a high-speed semiconductor switch that operates at high speed in one arm and a low-speed semiconductor switch that operates at low speed in the other arm, in which a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected A first drive circuit for turning on / off a high speed semiconductor switch on one arm of the inverter circuit by a first output of the commutation circuit, and a low speed semiconductor switch for the other arm of the inverter circuit by a second output of the commutation circuit. By providing the third drive circuit for turning on / off, it is possible to realize the operation control device of the DC motor that can be downsized and reduced in cost and can prevent the return current.

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

【図1】本発明の第1の実施例における直流電動機の運
転制御装置のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of an operation control device for a DC motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の主要部におけるタイミ
ングチャート
FIG. 2 is a timing chart of the main part of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例における直流電動機の運
転制御装置の動作の模式図 (a)は半導体スイッチのうち6aと6fがオンした場
合の模式図 (b)はPWM制御により6fがオフした場合の模式図 (c)は転流動作により6bがオンになった場合の模式
図 (d)は遅延動作が終了して6aがオフとなった場合の
模式図 (e)は6fが再びオンした場合の模式図
FIG. 3 is a schematic diagram of the operation of the operation control device for the DC motor according to the first embodiment of the present invention. (A) is a schematic diagram when 6a and 6f of the semiconductor switches are turned on. (B) is 6f by PWM control. (C) is a schematic diagram when 6b is turned on by commutation operation (d) is a schematic diagram when 6a is turned off after the delay operation is completed (e) is 6f Schematic when is turned on again

【図4】本発明の第2の実施例における直流電動機の運
転制御装置のブロック図
FIG. 4 is a block diagram of a DC motor operation control device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】第3ドライブ回路22の詳細な回路図FIG. 5 is a detailed circuit diagram of a third drive circuit 22.

【図6】第2の実施例におけるタイミングチャートFIG. 6 is a timing chart in the second embodiment.

【図7】従来の直流電動機の運転制御装置の動作の模式
図 (a)は半導体スイッチのうち6aと6fがオンした場
合の模式図 (b)でPWM制御により6fがオフした場合の模式図 (c)で転流動作により6aがオフした場合の模式図
FIG. 7 is a schematic diagram of an operation of a conventional DC motor operation control device. FIG. 7A is a schematic diagram when semiconductor switches 6a and 6f are turned on. FIG. 7B is a schematic diagram when 6f is turned off by PWM control. Schematic diagram when 6a is turned off by commutation operation in (c)

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 整流回路 5 インバータ回路 6a〜6f 半導体スイッチ 8 直流電動機 9 位置検出回路 10 転流回路 11 チョッピング信号発生回路 12 第1ドライブ回路 13 オフ遅延回路 14 第2ドライブ回路 20 インバータ回路 21a〜21c 低速半導体スイッチ 21d〜21f 高速半導体スイッチ 22 第3ドライブ回路 2 Rectifier circuit 5 Inverter circuit 6a to 6f Semiconductor switch 8 DC motor 9 Position detection circuit 10 Commutation circuit 11 Chopping signal generation circuit 12 First drive circuit 13 Off delay circuit 14 Second drive circuit 20 Inverter circuit 21a to 21c Low speed semiconductor switch 21d-21f High-speed semiconductor switch 22 Third drive circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流入力を直流に変換する整流回路と、複
数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線し
たインバータ回路と、前記インバータ回路により動作す
る直流電動機と、直流電動機の回転子の位置を検出する
位置検出回路と、前記位置検出回路の出力を元に前記イ
ンバータ回路の半導体スイッチング素子の動作を決定す
る転流回路と、前記直流電動機の回転数を可変にするた
めのチョッピングを行うための信号を発生するチョッピ
ング信号発生回路と、前記転流回路の第1の出力と前記
チョッピング信号発生回路の出力とを合成し前記インバ
ータ回路の片側アームの半導体スイッチをオン/オフさ
せる第1ドライブ回路と、前記転流回路の第2の出力の
オンからオフにする信号を一定時間遅延させるオフ遅延
回路と、前記オフ遅延回路の出力により前記インバータ
回路の他方アームの半導体スイッチをオン/オフさせる
第2ドライブ回路とを備えた直流電動機の運転制御装
置。
1. A rectifier circuit for converting an AC input into a direct current, an inverter circuit in which a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected, a DC motor operated by the inverter circuit, and a rotor position of the DC motor is detected. Position detection circuit, a commutation circuit that determines the operation of the semiconductor switching element of the inverter circuit based on the output of the position detection circuit, and a signal for performing chopping for varying the rotation speed of the DC motor. And a first drive circuit for synthesizing the first output of the commutation circuit and the output of the chopping signal generation circuit to turn on / off the semiconductor switch of one arm of the inverter circuit, An off delay circuit for delaying a signal for turning off the second output of the commutation circuit for a predetermined time; Operation control device for a DC motor and a second drive circuit for turning on / off the semiconductor switches of the other arm of the inverter circuit by the output of the extension circuit.
【請求項2】交流入力を直流に変換する整流回路と、複
数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線す
るとともに片側アームには高速動作する高速半導体スイ
ッチ・他方アームには低速動作する低速半導体スイッチ
を用いたインバータ回路と、前記インバータ回路により
動作する直流電動機と、直流電動機の回転子の位置を検
出する位置検出回路と、前記位置検出回路の出力を元に
前記インバータ回路の半導体スイッチの動作を決定する
転流回路と、前記直流電動機の回転数を可変にするため
のチョッピングを行うための信号を発生するチョッピン
グ信号発生回路と、前記転流回路の第1の出力と前記チ
ョッピング信号発生回路の出力とを合成し前記インバー
タ回路の片側アームの高速半導体スイッチをオン/オフ
させる第1ドライブ回路と、前記転流回路の第2の出力
により前記インバータ回路の他方アームの低速半導体ス
イッチをオン/オフさせる第3ドライブ回路とを備えた
直流電動機の運転制御装置。
2. A rectifier circuit for converting AC input into DC, a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected, and a high-speed semiconductor switch that operates at high speed on one arm and a low-speed semiconductor switch that operates at low speed on the other arm. The inverter circuit used, the DC motor operated by the inverter circuit, the position detection circuit that detects the position of the rotor of the DC motor, and the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit is determined based on the output of the position detection circuit. Commutation circuit, a chopping signal generation circuit that generates a signal for performing chopping for varying the rotation speed of the DC motor, a first output of the commutation circuit, and an output of the chopping signal generation circuit. And a first dry for turning on / off a high-speed semiconductor switch on one side of the inverter circuit. Circuit and operation control apparatus of a DC motor and a third drive circuit for turning on / off the second low-speed semiconductor switches of the other arm of the inverter circuit by the output of the commutation circuit.
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