JPH0614581A - Operation controller for dc motor - Google Patents

Operation controller for dc motor

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JPH0614581A
JPH0614581A JP4164530A JP16453092A JPH0614581A JP H0614581 A JPH0614581 A JP H0614581A JP 4164530 A JP4164530 A JP 4164530A JP 16453092 A JP16453092 A JP 16453092A JP H0614581 A JPH0614581 A JP H0614581A
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voltage
motor
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switching
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Koji Hamaoka
孝二 浜岡
Hiromi Shibuya
浩洋 渋谷
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Matsushita Refrigeration Co
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Abstract

PURPOSE:To provide an operation controller for controlling the number of revolution of a DC motor through PWM control in which ON duty of chopping is prevented from lowering at the time of low r.p.m. and thereby lowering of efficiency is suppressed at low r.p.m. while enhancing the reliability of circuit components. CONSTITUTION:A commutating section switching circuit 13 selects a low voltage conversion circuit, i.e., a commutation circuit 13, in a commutating section 14 for low r.p.m. of a DC motor 4 while selects a high voltage conversion circuit, i.e., a double voltage commutation circuit, in the commutating section 14 for high r.p.m. of the DC motor 4. Since ON duty of chopping can be increased even for low r.p.m., lowering of efficiency can be suppressed at the time of low r.p.m. while furthermore reliability of circuit components can be enhanced by providing a switching limit circuit.

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を行う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 a DC motor operation control device for controlling the number of revolutions using PWM control of a DC 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。一般に直流電動機の回転数の制御は、
電動機に印加する電圧を制御することにより行われる。
近年ではこの電圧を変える方法としては、PWM制御が
広く使用されている。例えば、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/オフする事により、回転数の制御が可能と
なる。この時、電圧の調整はチョッピングデューティの
オン対オフの比により行う。
A conventional operation control method for a DC motor will be described below. Generally, the control of the rotation speed of the DC motor is
This is done by controlling the voltage applied to the electric motor.
In recent years, PWM control has been widely used as a method of changing this voltage. For example, the number of revolutions can be controlled by turning on / off the semiconductor switch on one side of the inverter circuit at a chopping frequency higher than the drive frequency. At this time, the voltage is adjusted by the on-off ratio of the chopping duty.

【0004】この方法の一例として、例えば特開昭63
−234893号公報に示される方法がある。以下にこ
のような従来の直流電動機の運転制御装置を図面を用い
て説明する。
As an example of this method, for example, JP-A-63 / 1988
There is a method disclosed in Japanese Patent No. 234893. Hereinafter, such a conventional DC motor operation control device will be described with reference to the drawings.

【0005】図6は従来の直流電動機の運転制御装置の
ブロック図である。図6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倍
電圧整流回路であり、ダイオード2a〜2bとコンデン
サ2c〜2dが接続された構成となっている。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional DC motor operation controller. In FIG. 6, 1 is an AC power supply. Reference numeral 2 is a voltage doubler rectifier circuit that converts the AC voltage of the AC power supply 1 into a DC voltage, and has a configuration in which diodes 2a to 2b and capacitors 2c to 2d are connected.

【0006】3はインバータ回路であり、半導体スイッ
チ(トランジスタ)3a〜3f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3g〜3lが接続されている。
Reference numeral 3 is an inverter circuit, in which semiconductor switches (transistors) 3a to 3f are connected in a three-phase bridge, and diodes 3g to 3l are connected in parallel and in opposite directions to the respective transistors.

【0007】4は直流電動機であり、前記インバータ回
路3の出力により駆動される。5は前記直流電動機4の
回転子(図示せず)の回転位置を検出するとともに、回
転パルスを発生する位置検出回路であり、前記直流電動
機4の逆起電圧から位置を検出する方式である。
A DC motor 4 is driven by the output of the inverter circuit 3. A position detection circuit 5 detects a rotational position of a rotor (not shown) of the DC motor 4 and generates a rotation pulse, and detects a position from a counter electromotive voltage of the DC motor 4.

【0008】6は前記位置検出回路5の出力から前記イ
ンバータ回路3の半導体スイッチ3a〜3fを転流させ
る信号をつくりだす転流回路である。7は回転数指令回
路であり、前記直流電動機4の回転数指令信号を発生す
る。8は、回転数検出回路であり、前記位置検出回路5
の回転パルスを一定期間(例えば0.5秒など)カウン
トする。
Reference numeral 6 is a commutation circuit for producing a signal for commutating the semiconductor switches 3a to 3f of the inverter circuit 3 from the output of the position detection circuit 5. Reference numeral 7 denotes a rotation speed command circuit, which generates a rotation speed command signal for the DC motor 4. Reference numeral 8 denotes a rotation speed detection circuit, which is the position detection circuit 5
The rotation pulse of is counted for a certain period (for example, 0.5 seconds).

【0009】9は、デューティ設定回路であり、前記回
転数指令回路7の回転数指令信号と、前記回転数検出回
路8で検出された実際の回転数との差から、両者が一致
するようにデューティ値を出力する。10はチョッピン
グ信号発生回路であり、前記直流電動機4の回転数を可
変にするために、前記デューティ値に従い一定周波数で
オン/オフ比率の異なる波形を作り出す。
Reference numeral 9 denotes a duty setting circuit, which is adapted to match the rotation speed command signal of the rotation speed command circuit 7 and the actual rotation speed detected by the rotation speed detection circuit 8 so that they coincide with each other. Output the duty value. Reference numeral 10 is a chopping signal generation circuit, which produces a waveform having a different on / off ratio at a constant frequency in accordance with the duty value in order to make the rotation speed of the DC motor 4 variable.

【0010】11は前記転流回路6の出力と前記チョッ
ピング信号発生回路10の出力とを合成する合成回路で
あり、前記インバータ回路3の片側アームのみをチョッ
ピングする。12は前記合成回路11の出力に従って、
前記インバータ回路3の半導体スイッチ3a〜3fを動
作させるドライブ回路である。
Reference numeral 11 is a combining circuit for combining the output of the commutation circuit 6 and the output of the chopping signal generating circuit 10, and chops only one side arm of the inverter circuit 3. 12 is according to the output of the synthesis circuit 11,
A drive circuit for operating the semiconductor switches 3a to 3f of the inverter circuit 3.

【0011】[0011]

【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、回転数の制御をチョピングデュー
ティのオン対オフの比を変えることによってのみ行って
いるため、低回転数時にはチョピングデューティのオン
の比が小さくなることによる効率低下という問題点があ
った。
However, in the conventional structure as described above, the rotation speed is controlled only by changing the on / off ratio of the chopping duty, so that the chopping duty is controlled at a low rotation speed. There is a problem that the efficiency is lowered due to the decrease of the ON ratio.

【0012】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、低回転数での効率低下を抑えた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 an object of the present invention is to provide an operation control device for a DC electric motor, which suppresses a decrease in efficiency at low rotation speeds.

【0013】[0013]

【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、交流入力電圧
を複数の直流電圧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、前記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、
前記転流回路の出力と前記チョッピング信号発生回路の
出力とを合成する合成回路と、前記合成回路の出力によ
り前記インバータ回路の半導体スイッチをオン/オフさ
せるドライブ回路と、前記直流電動機の回転数が低回転
数のときには前記整流部の低い直流電圧変換を選択し、
前記直流電動機の回転数が高回転数のときには前記整流
部の高い直流電圧変換を選択する整流部切り替え回路
と、前記整流部切り換え回路が高い直流電圧を選択して
いるとき前記直流電動機の回転数が一定回転数以上の時
切り替えを禁止する切り替え制限回路という構成を有し
ている。
To achieve this object, a DC motor operation control apparatus according to the present invention includes a rectifier circuit for converting an AC input voltage into a plurality of DC voltages, a plurality of semiconductor switches and diodes. A bridge-connected inverter circuit, a DC motor that operates by the inverter circuit, a 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 based on the output of the position detection circuit. A commutation circuit that determines
A chopping signal generation circuit that generates a signal for performing chopping that makes the rotation speed of the DC motor variable;
A combination circuit that combines the output of the commutation circuit and the output of the chopping signal generation circuit, a drive circuit that turns on / off a semiconductor switch of the inverter circuit by the output of the combination circuit, and a rotation speed of the DC motor When the rotation speed is low, select a low DC voltage conversion of the rectification unit,
A rectifying section switching circuit that selects high DC voltage conversion of the rectifying section when the DC motor has a high rotational speed, and a rotating speed of the DC motor when the rectifying section switching circuit selects a high DC voltage. Has a configuration of a switching limiting circuit that prohibits switching when the rotational speed is equal to or higher than a certain number of revolutions.

【0014】また他の構成においては、直流電動機から
発生する逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、前記
整流部切り換え回路が高い直流電圧を選択しているとき
前記逆起電圧検出回路の出力電圧が一定電圧以上の時切
り替えを禁止する切り替え制限回路という構成を有して
いる。
In another configuration, the back electromotive force detection circuit for detecting the back electromotive force voltage generated from the DC motor and the back electromotive force detection circuit when the rectifying section switching circuit selects a high DC voltage. It has a configuration of a switching limiting circuit that prohibits switching when the output voltage is equal to or higher than a certain voltage.

【0015】[0015]

【作用】この構成によって、前記整流部切り替え回路
は、前記直流電動機の回転数が低回転数のときには前記
整流部の低い直流電圧変換を選択し、前記直流電動機の
回転数が高回転数のときには前記整流部の高い直流電圧
変換を選択する。これにより低回転数時にもチョピング
デューティのオンの比を大きくできるため、低回転数時
の効率低下を抑えることができる。
With this configuration, the rectifier switching circuit selects the low DC voltage conversion of the rectifier when the rotation speed of the DC motor is low, and when the rotation speed of the DC motor is high. Select a high DC voltage conversion of the rectifier. As a result, the on ratio of the chopping duty can be increased even at a low rotation speed, so that the efficiency reduction at a low rotation speed can be suppressed.

【0016】また高回転数から低回転数に切り替える際
に一定回転数以上では切り替えることができないように
するために、切り替え時に直流電動機側からの逆電流を
防止でき、回路の信頼性が著しく向上する。
In order to prevent switching from a high speed to a low speed at a certain speed or more, reverse current from the DC motor side can be prevented at the time of switching and the reliability of the circuit is remarkably improved. To do.

【0017】また他の構成において、直流電動機から発
生する逆起電圧が一定電圧以上の時切り替えを禁止する
切り替え制限回路を設けることにより、逆起電圧が電源
電圧より高いときの切り替えを防止し、直流電動機側か
らの電流の逆流を防止でき、回路の信頼性が著しく向上
する。
In another configuration, a switching limiting circuit for prohibiting switching when the counter electromotive voltage generated from the DC motor is equal to or higher than a certain voltage is provided to prevent switching when the counter electromotive voltage is higher than the power supply voltage. Backflow of current from the DC motor side can be prevented, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0018】[0018]

【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.

【0019】図1は本発明の一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 an embodiment of the present invention.

【0020】図1において、図6に示した従来の直流電
動機の運転制御装置のブロック図と同様の構成のものは
同番号を付し、説明を省略する。
In FIG. 1, the same components as those in the block diagram of the conventional DC motor operation control device shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0021】13は整流部切り替え回路であり、回転数
指令回路7の指令回転数が予め設定されている回転数以
上の時整流部14に高い電圧を発生させるように信号を
出力し、予め設定されている回転数以下の時は整流部に
低い電圧を発生させるように信号を出力する。
Reference numeral 13 is a rectifying section switching circuit, which outputs a signal so as to generate a high voltage in the rectifying section 14 when the command rotational speed of the rotational speed command circuit 7 is equal to or higher than a preset rotational speed, and preset. When the rotation speed is lower than the specified speed, a signal is output so as to generate a low voltage in the rectification unit.

【0022】14は整流部であり、交流入力電圧を整流
部切り替え回路13により複数の直流電圧(本実施例の
場合AC100V入力にて140Vと280V)に変換
する。
Reference numeral 14 is a rectifying unit, which converts an AC input voltage into a plurality of DC voltages (140 V and 280 V at AC100 V input in this embodiment) by the rectifying unit switching circuit 13.

【0023】15は切り替え制限回路であり、回転数検
出回路8の出力が予め設定された回転数より高い回転数
であるとき、整流部切り替え回路13により高い電圧が
低い電圧に切り替えるのを防止する。
Reference numeral 15 denotes a switching limiting circuit, which prevents the rectifier switching circuit 13 from switching a high voltage to a low voltage when the output of the rotation speed detection circuit 8 is higher than a preset rotation speed. .

【0024】また整流部14の詳細回路を図2に示す。
図2において、ダイオード14a〜14dはブリッジ構
成で接続されており、その入力は交流電源1に接続され
ている。また出力の+側はコンデンサ14eに接続され
インバータ回路3に+電源として供給する。また出力の
−側はコンデンサ14fに接続されインバータ回路3に
−電源として供給する。
A detailed circuit of the rectifying section 14 is shown in FIG.
In FIG. 2, the diodes 14a to 14d are connected in a bridge configuration, and their inputs are connected to the AC power supply 1. The + side of the output is connected to the capacitor 14e and is supplied to the inverter circuit 3 as + power source. The negative side of the output is connected to the capacitor 14f and is supplied to the inverter circuit 3 as a negative power source.

【0025】またリレー14gはダイオード14cと1
4dの接続点とコンデンサ14eと14fとの接続点と
の間に接続されている。
The relay 14g has a diode 14c and 1
It is connected between the connection point of 4d and the connection point of capacitors 14e and 14f.

【0026】次に、図1、図2を用いて実施例の動作に
ついて説明する。まず回転数指令回路7により指令され
る回転数が低速回転である時の動作について説明する。
低速回転であるので整流部切り替え回路13により整流
部14は低い電圧に切り替えられている。つまりリレー
14gはOFFになっており整流回路は通常のブリッジ
整流回路として動作している。つまり出力が約140V
(AC入力100V)になっている。
Next, the operation of the embodiment will be described with reference to FIGS. First, the operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 is a low speed rotation will be described.
Since the rotation speed is low, the rectification unit switching circuit 13 switches the rectification unit 14 to a low voltage. That is, the relay 14g is OFF, and the rectifier circuit operates as a normal bridge rectifier circuit. In other words, the output is about 140V
(AC input 100V).

【0027】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が高速回転になったときの動作について説明する。
高速回転は現在の電圧では不可能なため、整流部切り替
え回路13によってリレー14gをONにする。この時
は整流回路は倍電圧整流回路として動作するため、出力
が約280Vになる。
Next, the operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes a high speed rotation will be described.
Since high-speed rotation is not possible with the current voltage, the relay 14g is turned on by the rectifier switching circuit 13. At this time, the rectifier circuit operates as a voltage doubler rectifier circuit, so that the output becomes about 280V.

【0028】この切り替えたときPWMのデューティが
低速時のままであると一気に加速されるので過電流保護
(図示せず)がかかり、停止してしまう。これを防止す
るために、整流部14を切り替えたと同時にデューティ
設定回路9では切り替え前の約1/2のデューティを発
生させる。この動作により切り替え前後で大きな加速を
行うのを防止する。
If the PWM duty remains low at this switching time, the speed is accelerated at once, so overcurrent protection (not shown) is applied and the operation stops. In order to prevent this, at the same time when the rectifying unit 14 is switched, the duty setting circuit 9 generates a duty that is about 1/2 of that before switching. This operation prevents a large acceleration before and after switching.

【0029】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が再び低速回転になったときについて説明する。低
速回転になったために整流部切り替え回路13では整流
部14を低い電圧側に切り替えようとする。ところが回
転数検出回路8で検出される回転数がまだ高いために切
り替え制限回路15でその切り替えを行わないように制
限を加えている。
Next, a description will be given of the case where the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes low speed rotation again. Since the rotation speed is low, the rectifying unit switching circuit 13 tries to switch the rectifying unit 14 to the low voltage side. However, since the rotation speed detected by the rotation speed detection circuit 8 is still high, the switching restriction circuit 15 restricts the switching.

【0030】そのために回転数の制御によりデューティ
がどんどん小さくなり回転数が徐々に減少していくこと
となる。そして回転数が減少し、切り替え制限回路15
に予め設定されている回転数に達したとき整流部の切り
替えを可能とする。
Therefore, the duty becomes smaller and smaller due to the control of the rotation speed, and the rotation speed gradually decreases. Then, the rotation speed decreases, and the switching limiting circuit 15
When the number of revolutions set in advance is reached, the rectifying unit can be switched.

【0031】またこのときも先ほどと同様、大きな減速
を防止するために整流部14を切り替えると同時にデュ
ーティ設定回路9では切り替え前の約2倍のデューティ
を発生させ、切り替え前後で大きな減速を行うのを防止
する。
Also at this time, in the same manner as before, the rectifying unit 14 is switched to prevent a large deceleration, and at the same time, the duty setting circuit 9 generates a duty about twice that before the switching, thereby performing a large deceleration before and after the switching. Prevent.

【0032】このため、回転数指令部7の指令する回転
数が低回転数のときには整流部14から低い直流電圧を
出力し、指令する回転数が高回転数のときには高い直流
電圧を出力することとなる。
Therefore, when the rotation speed commanded by the rotation speed command unit 7 is a low rotation speed, a low DC voltage is output from the rectification unit 14, and when the rotation speed commanded is a high rotation speed, a high DC voltage is output. Becomes

【0033】以上のように本実施例によれば、整流部1
4の出力電圧は整流部切り替え回路13により複数の直
流電圧(本実施例の場合AC100V入力にて140V
と280V)に変換し、インバータ回路3に電源供給を
行うので、低回転数時には電圧を低下させ、チョピング
デューティのオンの比を大きくできるため、低回転数時
の効率低下を抑えることができる。
As described above, according to this embodiment, the rectifying unit 1
The output voltage of No. 4 is a plurality of DC voltages (in the case of the present embodiment, it is 140V when AC100V is input by the rectifier switching circuit 13).
And 280 V) and the power is supplied to the inverter circuit 3, the voltage can be reduced at a low rotation speed and the ON ratio of the chopping duty can be increased, so that the efficiency reduction at a low rotation speed can be suppressed. .

【0034】また切り替え制限回路15を設け、回転数
検出回路8の出力が予め設定された回転数より高い回転
数であるとき、整流部切り替え回路13により高い電圧
を低い電圧に切り替えるのを防止することができるの
で、特に高速回転側から低速回転側に切り替えるとき、
現在の回転数が所定の回転数以下でないと切り替えられ
ないようにするため、直流電動機4の逆起電圧が次に切
り替えられる電源電圧より十分に低いときに切り替える
ので、逆起電圧<電源電圧となり、電流が逆流する事は
なく、ダイオード3g〜3lにダメージを与えることが
なくなり、回路の信頼性が著しく向上することになる。
Further, a switching limiting circuit 15 is provided to prevent the rectification unit switching circuit 13 from switching a high voltage to a low voltage when the output of the rotation speed detection circuit 8 is higher than a preset rotation speed. Therefore, especially when switching from the high speed rotation side to the low speed rotation side,
In order to prevent switching unless the current rotational speed is lower than a predetermined rotational speed, switching is performed when the counter electromotive voltage of the DC motor 4 is sufficiently lower than the power supply voltage to be switched next, so that counter electromotive voltage <power supply voltage. However, the current does not flow backward, the diodes 3g to 3l are not damaged, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0035】(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.

【0036】図3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. 3 is a block diagram of a DC motor operation control apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【0037】図3において、図1に示した実施例におけ
る直流電動機の運転制御装置のブロック図及び図6に示
した従来の直流電動機の運転制御装置のブロック図と同
様の構成のものは同番号を付し、説明を省略する。
In FIG. 3, the same components as those in the block diagram of the operation control device for the DC motor in the embodiment shown in FIG. 1 and the block diagram of the operation control device for the conventional DC motor shown in FIG. 6 have the same numbers. Is attached and the description is omitted.

【0038】16は切り替え制限回路であり、直流電動
機4に発生する逆起電圧が予め設定されている電圧より
高い電圧であるとき、整流部切り替え回路13により高
い電圧が低い電圧に切り替えるのを防止する。
Reference numeral 16 denotes a switching limiting circuit, which prevents the rectifier switching circuit 13 from switching the high voltage to the low voltage when the counter electromotive voltage generated in the DC motor 4 is higher than a preset voltage. To do.

【0039】17は逆起電圧検出回路であり、直流電動
機4に発生する逆起電圧を検出するものであり、ここで
は3相の出力の内1相から検出するののである。
Reference numeral 17 is a counter electromotive voltage detection circuit for detecting the counter electromotive voltage generated in the DC motor 4, and here, it is detected from one of the three phase outputs.

【0040】逆起電圧検出回路17について更に詳細な
説明を図4を用いて行う。図4は逆起電圧検出回路17
の詳細回路である。
The counter electromotive voltage detection circuit 17 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 shows the back electromotive force detection circuit 17
It is a detailed circuit of.

【0041】図4において、17aはORゲートであ
り、U相(上)転流信号SuとU相(下)転流信号Sx
が負論理で入力されている。
In FIG. 4, 17a is an OR gate, which is a U-phase (upper) commutation signal Su and a U-phase (lower) commutation signal Sx.
Is input in negative logic.

【0042】17bはANDゲートであり、ORゲート
17aの出力とチョッピング信号Schが入力されてい
る。
Reference numeral 17b is an AND gate, to which the output of the OR gate 17a and the chopping signal Sch are input.

【0043】17cはアナログスイッチでU相出力電圧
Vuを入力とし、そのON/OFFの制御はANDゲー
ト17bの出力で行われる。
An analog switch 17c receives the U-phase output voltage Vu as an input, and its ON / OFF control is performed by the output of the AND gate 17b.

【0044】17dはサンプルホールド回路であり、ア
ナログスイッチ17cの出力の保持を行う。このサンプ
ルホールド回路17dの出力Soutが逆起電圧検出回
路の出力として切り替え制限回路16に出力される。
Reference numeral 17d is a sample hold circuit, which holds the output of the analog switch 17c. The output Sout of the sample hold circuit 17d is output to the switching limiting circuit 16 as the output of the back electromotive force detection circuit.

【0045】次に、図2、図3、図4を用いて実施例の
動作について説明する。まず回転数指令回路7により指
令される回転数が低速回転である時の動作について説明
する。低速回転であるので整流部切り替え回路13によ
り整流部14は低い電圧に切り替えられている。つまり
リレー14gはOFFになっており整流回路は通常のブ
リッジ整流回路として動作している。つまり出力が約1
40V(AC入力100V)になっている。
Next, the operation of the embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4. First, the operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 is a low speed rotation will be described. Since the rotation speed is low, the rectification unit switching circuit 13 switches the rectification unit 14 to a low voltage. That is, the relay 14g is OFF, and the rectifier circuit operates as a normal bridge rectifier circuit. That is, the output is about 1
It is 40V (AC input 100V).

【0046】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が高速回転になったときの動作について説明する。
高速回転は現在の電圧では不可能なため、整流部切り替
え回路13によってリレー14gをONにする。この時
は整流回路は倍電圧整流回路として動作するため、出力
が約280Vになる。
Next, the operation when the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes a high speed rotation will be described.
Since high-speed rotation is not possible with the current voltage, the relay 14g is turned on by the rectifier switching circuit 13. At this time, the rectifier circuit operates as a voltage doubler rectifier circuit, so that the output becomes about 280V.

【0047】この切り替えたときPWMのデューティが
低速時のままであると一気に加速されるので過電流保護
(図示せず)がかかり、停止してしまう。これを防止す
るために、整流部14を切り替えたと同時にデューティ
設定回路9では切り替え前の約1/2のデューティを発
生させる。この動作により切り替え前後で大きな加速を
行うのを防止する。
If the PWM duty remains low at the time of this switching, it is accelerated at once, so overcurrent protection (not shown) is applied and it stops. In order to prevent this, at the same time when the rectifying unit 14 is switched, the duty setting circuit 9 generates a duty that is about 1/2 of that before switching. This operation prevents a large acceleration before and after switching.

【0048】次に回転数指令回路7により指令される回
転数が再び低速回転になったときについて説明する。低
速回転になったために整流部切り替え回路13では整流
部14を低い電圧側に切り替えようとする。ところが逆
起電圧検出回路17で検出される電圧がまだ高いために
切り替え制限回路16でその切り替えを行わないように
制限を加えている。
Next, description will be made regarding the case where the rotation speed commanded by the rotation speed command circuit 7 becomes low speed rotation again. Since the rotation speed is low, the rectifying unit switching circuit 13 tries to switch the rectifying unit 14 to the low voltage side. However, since the voltage detected by the back electromotive voltage detection circuit 17 is still high, the switching restriction circuit 16 restricts the switching so that the switching is not performed.

【0049】そのために回転数の制御によりデューティ
がどんどん小さくなり逆起電圧が徐々に減少していくこ
ととなる。そして逆起電圧が減少し、切り替え制限回路
15に予め設定されている電圧に達したとき整流部の切
り替えを可能とする。
Therefore, the duty becomes smaller and smaller due to the control of the number of revolutions, and the back electromotive force gradually decreases. Then, when the back electromotive voltage decreases and reaches the voltage preset in the switching limiting circuit 15, the rectifying unit can be switched.

【0050】またこのときも先ほどと同様、大きな減速
を防止するために整流部14を切り替えると同時にデュ
ーティ設定回路9では切り替え前の約2倍のデューティ
を発生させ、切り替え前後で大きな減速を行うのを防止
する。
Also at this time, as before, in order to prevent a large deceleration, the rectifying unit 14 is switched, and at the same time, the duty setting circuit 9 generates a duty approximately twice that before the switching so that a large deceleration is performed before and after the switching. Prevent.

【0051】つぎに逆起電圧検出回路17の更に詳細な
動作について図4、図5を用いて説明する。
Next, a more detailed operation of the counter electromotive voltage detection circuit 17 will be described with reference to FIGS.

【0052】図5は逆起電圧検出回路17の各入出力信
号の一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing an example of each input / output signal of the counter electromotive voltage detection circuit 17.

【0053】U相(上)転流信号Su、U相(下)転流
信号Sx、チョッピング信号Schの各信号によりU相
出力電圧Vuは図5に示す様な波形となる。この波形に
おいて太線で表示している部分が直流電動機4の逆起電
圧である。
The U-phase (upper) commutation signal Su, the U-phase (lower) commutation signal Sx, and the chopping signal Sch produce a U-phase output voltage Vu having a waveform as shown in FIG. The portion indicated by a thick line in this waveform is the back electromotive force of the DC motor 4.

【0054】従って、ORゲート17a、ANDゲート
17bの論理により、U相(上)転流信号SuとU相
(下)転流信号Sxとが共にLow(OFF)で、かつ
チョッピング信号SchがHigh(ON)の時に、ア
ナログスイッチ17cはONになり、U相出力電圧Vu
がサンプルホールド回路17dに送られ、その信号が保
持される。
Therefore, according to the logics of the OR gate 17a and the AND gate 17b, both the U-phase (upper) commutation signal Su and the U-phase (lower) commutation signal Sx are Low (OFF), and the chopping signal Sch is High. When (ON), the analog switch 17c is turned ON, and the U-phase output voltage Vu
Is sent to the sample hold circuit 17d and the signal is held.

【0055】その結果、出力信号Soutは図5に示す
ように出力波形の内、直流電動機4の逆起電圧の成分の
みが検出できる。
As a result, the output signal Sout can detect only the counter electromotive voltage component of the DC motor 4 in the output waveform as shown in FIG.

【0056】以上のように本実施例によれば、切り替え
制限回路16と逆起電圧検出回路17とを設け、直流電
動機4の逆起電圧が予め設定された電圧より高い電圧で
あるとき、整流部切り替え回路13により高い電圧を低
い電圧に切り替えるのを防止することができるので、特
に高速回転側から低速回転側に切り替えるとき、現在の
逆起電圧が所定の電圧以下でないと切り替えられないよ
うにするため、直流電動機4の逆起電圧が次に切り替え
られる電源電圧より十分に低いときに切り替えるので、
逆起電圧<電源電圧となり、電流が逆流する事はなく、
ダイオード3g〜3lにダメージを与えることがなくな
り、回路の信頼性が著しく向上することになる。
As described above, according to this embodiment, the switching limiting circuit 16 and the counter electromotive voltage detection circuit 17 are provided, and when the counter electromotive voltage of the DC motor 4 is higher than the preset voltage, the rectification is performed. Since it is possible to prevent the high voltage from being switched to the low voltage by the section switching circuit 13, especially when switching from the high-speed rotation side to the low-speed rotation side, the current counter-electromotive voltage must be equal to or lower than the predetermined voltage for switching. Therefore, the back electromotive force of the DC motor 4 is switched when it is sufficiently lower than the power supply voltage to be switched next.
The counter electromotive voltage becomes less than the power supply voltage, and the current never flows backward.
The diodes 3g to 3l are not damaged, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0057】また、転流信号・チョッピング信号の条件
によりON/OFFするアナログスイッチ17cと電圧
を保持するサンプルホールド回路17dとを設けること
により、出力電圧のうち直流電動機4の逆起電圧成分の
みを確実に抽出できるので、出力電圧の影響などによる
誤動作はなくなる。
Further, by providing the analog switch 17c which is turned on / off according to the condition of the commutation signal / chopping signal and the sample hold circuit 17d which holds the voltage, only the counter electromotive voltage component of the DC motor 4 in the output voltage is provided. Since the extraction can be reliably performed, malfunction due to the influence of the output voltage or the like is eliminated.

【0058】なお、本実施例では整流部は共用化した直
流電源回路としたが、2種類の直流電圧変換を持つもの
やリニアに変換可能なもの(例えばチョッパなど)でも
よい。 さらに直流電圧変換の数を増やしてもよいこと
は言うまでもない。
In this embodiment, the rectifying section is a shared DC power supply circuit, but it may be one having two types of DC voltage conversion or one capable of linear conversion (for example, a chopper). Needless to say, the number of DC voltage conversions may be increased.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように本発明は、整流部の出力電
圧を複数の直流電圧に変換する整流部切り替え回路を設
けることにより、インバータ回路に複数の電源供給を行
えるので、低回転数時には電圧を低下させ、チョピング
デューティのオンの比を大きくできるため、低回転数時
の効率低下を抑えることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of power supplies can be supplied to the inverter circuit by providing the rectifier switching circuit for converting the output voltage of the rectifier into a plurality of DC voltages. Since the voltage can be reduced and the on ratio of the chopping duty can be increased, it is possible to suppress the efficiency reduction at low rotation speed.

【0060】また、回転数検出回路の出力が予め設定さ
れた回転数より高い回転数であるとき、整流部切り替え
回路により高い電圧を低い電圧に切り替えるのを防止す
る切り替え制限回路を設けることにより、特に高速回転
側から低速回転側に切り替えるとき、現在の回転数が所
定の回転数以下でないと切り替えられないようにするた
め、直流電動機の逆起電圧が次に切り替えられる電源電
圧より十分に低いときに切り替えるので、逆起電圧<電
源電圧となり、電流が逆流する事はなく、回路部品にダ
メージを与えることがなくなり、回路の信頼性が著しく
向上することになる。
Further, when the output of the rotation speed detection circuit is higher than the preset rotation speed, by providing the switching limiting circuit which prevents the rectification unit switching circuit from switching the high voltage to the low voltage, Especially when switching from the high-speed rotation side to the low-speed rotation side, if the counter electromotive voltage of the DC motor is sufficiently lower than the power supply voltage to be switched next, in order not to switch unless the current rotation speed is below a predetermined rotation speed. Since the counter electromotive voltage is smaller than the power supply voltage, the current does not flow backward, the circuit components are not damaged, and the reliability of the circuit is significantly improved.

【0061】また、切り替え制限回路と逆起電圧検出回
路とを設けることにより、直流電動機の逆起電圧が予め
設定された電圧より高い電圧であるとき、整流部切り替
え回路により高い電圧を低い電圧に切り替えるのを防止
することができるので、特に高速回転側から低速回転側
に切り替えるとき、現在の逆起電圧が所定の電圧以下で
ないと切り替えられないようにするため、直流電動機の
逆起電圧が次に切り替えられる電源電圧より十分に低い
ときに切り替えるので、逆起電圧<電源電圧となり、電
流が逆流する事はなく、回路部品にダメージを与えるこ
とがなくなり、回路の信頼性が著しく向上することにな
る。
Further, by providing the switching limiting circuit and the counter electromotive voltage detecting circuit, when the counter electromotive voltage of the DC motor is higher than the preset voltage, the rectifying section switching circuit converts the high voltage into the low voltage. Since it is possible to prevent the switching, especially when switching from the high-speed rotation side to the low-speed rotation side, the counter electromotive voltage of the DC motor is When the voltage is sufficiently lower than the power supply voltage that can be switched to, the counter electromotive voltage is less than the power supply voltage, the current does not flow backward, damage to circuit parts is prevented, and the reliability of the circuit is significantly improved. Become.

【0062】また、転流信号・チョッピング信号の条件
によりON/OFFするアナログスイッチ17cと電圧
を保持するサンプルホールド回路17dとを設けること
により、出力電圧のうち直流電動機4の逆起電圧成分の
みを確実に抽出できるので、出力電圧の影響などによる
誤動作はなくなる。
Further, by providing the analog switch 17c which is turned on / off according to the condition of the commutation signal / chopping signal and the sample hold circuit 17d which holds the voltage, only the counter electromotive voltage component of the DC motor 4 in the output voltage is provided. Since the extraction can be reliably performed, malfunction due to the influence of the output voltage or the like is eliminated.

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

【図1】本発明の一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 an embodiment of the present invention.

【図2】実施例の整流部14の詳細回路図FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a rectifying unit 14 according to an embodiment.

【図3】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. 3 is a block diagram of a DC motor operation control device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】実施例の逆起電圧検出回路17の詳細回路図FIG. 4 is a detailed circuit diagram of a counter electromotive voltage detection circuit 17 of the embodiment.

【図5】実施例の逆起電圧検出回路の動作の一例を示す
タイミングチャート
FIG. 5 is a timing chart showing an example of the operation of the counter electromotive voltage detection circuit of the embodiment.

【図6】従来の直流電動機の運転制御装置のブロック図FIG. 6 is a block diagram of a conventional DC motor operation control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 インバータ回路 4 直流電動機 6 転流回路 10 チョッピング信号発生回路 11 合成回路 12 ドライブ回路 13 整流部切り替え回路 14 整流部 15 切り替え制限回路 3 Inverter Circuit 4 DC Motor 6 Commutation Circuit 10 Chopping Signal Generation Circuit 11 Combining Circuit 12 Drive Circuit 13 Rectifier Switching Circuit 14 Rectifier 15 Switching Limit Circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流入力電圧を複数の直流電圧に変換す
る整流部と、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、前記直流電動機の回転
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、前記転流回路の出力と前記チ
ョッピング信号発生回路の出力とを合成する合成回路
と、前記合成回路の出力により前記インバータ回路の半
導体スイッチをオン/オフさせるドライブ回路と、前記
電動機の回転数が低回転数のときには前記整流部の低い
直流電圧変換を選択し、前記直流電動機の回転数が高回
転数のときには前記整流部の高い直流電圧変換を選択す
る整流部切り替え回路と、前記整流部切り換え回路が高
い直流電圧を選択しているとき前記直流電動機の回転数
が一定回転数以上の時切り替えを禁止する切り替え制限
回路を備えた直流電動機の運転制御装置。
1. A rectifying unit for converting an AC input voltage into a plurality of DC voltages, 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 rotation of the DC motor. A position detection circuit that detects the position of the child, a commutation circuit that determines the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit based on the output of the position detection circuit, and chopping that makes the rotation speed of the DC motor variable. Signal generating circuit, a combining circuit that combines the output of the commutation circuit and the output of the chopping signal generating circuit, and the semiconductor switch of the inverter circuit is turned on / off by the output of the combining circuit. When the rotation speed of the drive circuit and the electric motor is low, select the low DC voltage conversion of the rectification unit. A rectifying section switching circuit that selects high DC voltage conversion of the rectifying section when the rotational speed of the DC electric motor is high, and a rotation of the DC electric motor when the rectifying section switching circuit selects a high DC voltage. A DC motor operation control device having a switching limiting circuit that prohibits switching when the number of rotations is a certain number or more.
【請求項2】 交流入力電圧を複数の直流電圧に変換す
る整流部と、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、前記直流電動機の回転
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、前記転流回路の出力と前記チ
ョッピング信号発生回路の出力とを合成する合成回路
と、前記合成回路の出力により前記インバータ回路の半
導体スイッチをオン/オフさせるドライブ回路と、前記
電動機の回転数が低回転数のときには前記整流部の低い
直流電圧変換を選択し、前記直流電動機の回転数が高回
転数のときには前記整流部の高い直流電圧変換を選択す
る整流部切り替え回路と、前記直流電動機から発生する
逆起電圧を検出する逆起電圧検出回路と、前記整流部切
り換え回路が高い直流電圧を選択しているとき前記逆起
電圧検出回路の出力電圧が一定電圧以上の時切り替えを
禁止する切り替え制限回路を備えた直流電動機の運転制
御装置。
2. A rectifying unit for converting an AC input voltage into a plurality of DC voltages, 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 rotation of the DC motor. A position detection circuit that detects the position of the child, a commutation circuit that determines the operation of the semiconductor switch of the inverter circuit based on the output of the position detection circuit, and chopping that makes the rotation speed of the DC motor variable. Signal generating circuit, a combining circuit that combines the output of the commutation circuit and the output of the chopping signal generating circuit, and the semiconductor switch of the inverter circuit is turned on / off by the output of the combining circuit. When the rotation speed of the drive circuit and the electric motor is low, select the low DC voltage conversion of the rectification unit. A rectifier switching circuit that selects high DC voltage conversion of the rectifier when the rotational speed of the DC motor is a high rotational speed; a counter electromotive voltage detection circuit that detects a counter electromotive voltage generated from the DC motor; A DC motor operation control device comprising a switching limiting circuit for prohibiting switching when the output voltage of the back electromotive force detection circuit is equal to or higher than a certain voltage when the rectifier switching circuit selects a high DC voltage.
【請求項3】 逆起電圧検出回路が前記転流回路の出力
と前記チョッピング信号発生回路の出力との論理合成に
より出力電圧をオン/オフするアナログスイッチと、前
記アナログスイッチの出力を保持するサンプルホールド
回路からなる請求項2に記載の直流電動機の運転制御装
置。
3. An analog switch for turning on / off an output voltage by logic combination of an output of the commutation circuit and an output of the chopping signal generating circuit by a counter electromotive voltage detection circuit, and a sample for holding an output of the analog switch. The operation control device for the DC motor according to claim 2, comprising a hold circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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