JPH0630594A - モータ制御装置 - Google Patents
モータ制御装置Info
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- JPH0630594A JPH0630594A JP4113077A JP11307792A JPH0630594A JP H0630594 A JPH0630594 A JP H0630594A JP 4113077 A JP4113077 A JP 4113077A JP 11307792 A JP11307792 A JP 11307792A JP H0630594 A JPH0630594 A JP H0630594A
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Abstract
を実現し、モータ異音・うねりがなく、デューティ比が
大きい場合のトランジスタの発熱を抑える。 【構成】 直流モータ20に印加される平均電圧値を検
出し、その平均電圧値と速度指令値との偏差が減少する
ように直流モータへの印加電圧をPWM制御する。デュ
ーティ比90%に対応する平均電圧値を境にして判定回路
17は三角波発生回路4の異なる周波数の三角波を切り
替える。即ち、デューティ比90%より小さいときには20
KHz 、大きくなると1KHz とデューティ比90%に固
定した20KHz との矩形波とを用いてPWM信号を合成
する。これにより、デューティ比が大きい場合における
トランジスタの発熱を抑えることができると共にデュー
ティ比の大小に拘わらずモータ異音・うねりを感じ難く
できる。
Description
タの制御装置において、印加電圧の平均電圧をフィード
バックすることにより安定した速度制御を行うと共にト
ランジスタの発熱を抑えて電力消費を少なくした装置に
関する。
ロアモータには直流モータ(永久磁石励磁)が使用され
ている。そのモータの速度制御は、トランジスタを非飽
和領域で使用して印加直流電圧をアナログ的に連続変化
させることにより行われている。
ベース電圧による印加電圧の制御は、トランジスタのコ
レクタ損失が大きいため、自動車の電装品に用いるには
バッテリの電力消費が大きくなるという問題がある。こ
のことを解決するために、図4に示したように、PWM
制御によりトランジスタ(MOSFET)をオンオフ制
御して、モータの印加電圧の平均値を制御して速度制御
する方法が用いられている。このPWM制御では、図5
に示したように、同一周波数で入力のデューティ比を変
化させモータに印加される平均電圧を変化することによ
りその回転速度を制御している。しかし、トランジスタ
のスイッチング損失のため、特に、高い周波数及び高い
デューティ比で電流が大きいとき発熱が大きく電力消費
が大きくなるという問題があった。これに対し、低い周
波数を用いればスイッチング回数が減り発熱を少なくす
ることができるが可聴域の周波数を使用するとモータ異
音・うねりを感じ易くなるという問題があった。
たものであり、その目的は、PWM制御において、目標
速度が可変できる定速度制御を達成すると共にモータ異
音・うねりがなく、デューティ比が大きい場合における
トランジスタの発熱を抑えることである。
の発明の構成は、速度指令値と直流モータの回転速度に
基づく帰還値とに応じてデューティ比を決定する閾値信
号を出力し、第1の周波数の三角波と前記閾値信号とに
応じてデューティ比制御された第1のPWM信号を生成
し、そのPWM信号により前記直流モータをPWM制御
するモータ制御装置において、前記閾値信号に関連した
信号が所定のデューティ比に対応する所定値を越えたか
を判定する判定回路と、前記第1の周波数の三角波と前
記所定値とに応じて第2のPWM信号を生成する第1信
号生成回路と、前記第1の周波数より低い第2の周波数
の三角波を発生する三角波発生回路と、前記判定回路に
より前記閾値信号に関連した信号が前記所定値を越えた
と判定された場合には、前記第2の周波数の三角波と前
記閾値信号に関連した信号とに応じて第3のPWM信号
を生成する第2信号生成回路と、前記判定回路により前
記閾値信号に関連した信号が前記所定値を越えたと判定
された場合には、前記第2のPWM信号と前記第3のP
WM信号とを合成する論理和回路とを有し、前記閾値信
号に関連した信号が前記所定値を越えない場合には前記
第1のPWM信号により、前記閾値信号に関連した信号
が前記所定値を越えた場合には前記論理和回路から出力
される前記合成されたPWM信号により前記直流モータ
を制御する制御回路を備えたことを特徴とする。
転速度に基づく帰還値(実際の回転速度)との偏差が零
となるように、PWMの変調率が負帰還制御される。こ
の制御により、実際の回転速度は速度指令値に安定して
追随することになり、直流モータのPWM制御におい
て、安定した精密な速度制御となる。
ューティ比を決定する閾値信号が出力される。判定回路
により上記閾値信号に関連した信号が所定のデューティ
比に対応する所定値を越えたか否かが判定される。ここ
で、上記閾値信号に関連した信号が上記所定値を越えな
い場合には、高い周波数である第1の周波数の三角波と
その閾値信号に関連した信号とに応じて生成された第1
のPWM信号により上記直流モータが制御される。この
場合には、閾値信号に関連した信号が所定値より小さ
く、即ち、発熱が少ない範囲であり高い周波数に基づく
第1のPWM信号によりPWM制御が達成される。
波数の三角波と上記所定値とに応じた第2のPWM信号
が生成される。又、上記閾値信号に関連した信号が上記
所定値を越えた場合には三角波発生回路から第1の周波
数より低い第2の周波数の三角波が出力状態とされ、そ
の閾値信号に関連した信号とに応じて第3のPWM信号
が生成される。そして、論理和回路にて第2のPWM信
号と第3のPWM信号とから合成されたPWM信号によ
り上記直流モータが制御される。この場合には、閾値信
号に関連した信号が所定値より大きく、即ち、発熱が大
きい範囲であるため、先ず、高い周波数にて所定のデュ
ーティ比に応じた固定されたPWM信号が生成される。
そして、上記固定されたPWM信号とそれより低い周波
数の三角波とその閾値信号に関連した信号とに応じて生
成されたPWM信号とを合成したPWM信号によりPW
M制御が達成される。
明する。図1は本発明に係るモータ制御装置の構成を示
した回路図である。又、図2は図1における各信号波形
V1 〜V6 を示したタイミングチャートである。永久磁
石励磁型の直流モータ20の電機子は整流子21を介し
て電源(バッテリ)10から給電されている。直流モー
タ20には回生電流を流すフライホイールダイオード2
5が並列に接続されている。そして、電機子への給電回
路にはオンオフ動作するトランジスタ30(MOSFE
T)が直列に挿入されている。
1の11a端子、11b端子に接続されている。差動積
分回路11は直流モータ20に印加されたパルス幅変調
された電圧( 以下、PWM電圧という) の平均値に比例
した帰還値である電圧(以下、平均電圧という) V7 を
出力する回路である。直流モータ20への印加電圧をP
WM制御するトランジスタ30のゲートには論理和回路
9からのPWM信号V6 が入力している。差動積分回路
11の出力する平均電圧V7 が所定のデューティ比とし
て本実施例のデューティ比90%に対する電圧値より小さ
いときには、判定回路を構成するコンパレータ17によ
りスイッチ6,8が実線側に接続され、上記論理和回路
9にはコンパレータ5の出力する第1のPWM信号であ
るPWM信号V2 のみが入力している。又、上記平均電
圧V7 がデューティ比90%に対する電圧値より大きいと
き、コンパレータ17によりスイッチ6,8が破線側に
接続され、論理和回路9にはコンパレータ5の出力する
第3のPWM信号であるPWM信号V4 とコンパレータ
7の出力する第2のPWM信号であるPWM信号V5 と
が入力している。このように、上記コンパレータ5の反
転入力端子には、上記平均電圧V7 がデューティ比90%
に対する電圧値より小さいときには三角波発生回路4の
出力する第1の周波数である20KHz の三角波電圧V1
が入力される。又、コンパレータ5の反転入力端子に
は、上記平均電圧V7 がデューティ比90%に対する電圧
値より大きいときには三角波発生回路4の出力する第2
の周波数である1KHz の三角波電圧V3 が入力され
る。尚、上記三角波発生回路4から出力される三角波と
しては、図2に示したような波形形状に限定されること
なく、この他、立ち上がりと立ち下がりとの傾斜が異な
るような所謂のこぎり波形状であっても良い。
には偏差積分回路3からの閾値信号である出力電圧VTH
が入力している。直流モータ20に印加される電圧のP
WMの変調率(デューティレシオ)は、この出力電圧V
THに比例するので、以下、この出力電圧VTHを変調率制
御電圧VTHという。偏差積分回路3には、回転速度に関
する速度指令値である指令電圧Vinが端子3aから入力
し、差動積分回路11から出力される平均電圧V7 が端
子3bから入力している。尚、本実施例では偏差積分回
路3に閾値信号に関連した信号として平均電圧V7 を差
動積分回路11から入力しているが、この他、直流モー
タ20に直接タコジェネレータを接続し回転数を取り出
しその回転速度に比例した信号を入力しても良い。又、
端子3bに入力される差動積分回路11からの平均電圧
V7 はオフセット用ボルテージフォロア13及び加算用
オペアンプ15によりオフセット量及び傾き量が調整さ
れ、指令電圧Vinに対応する直流モータ20の駆動電圧
が決定される。
電圧V7 はコンパレータ17の非反転入力端子に入力し
ている。そして、コンパレータ17の反転入力端子に入
力されている電圧より平均電圧V7 が低いときにはスイ
ッチ6,8は実線で示した状態に保持される。反対に、
コンパレータ17の反転入力端子に入力されている電圧
より平均電圧V7 が高くなるとスイッチ6,8が破線で
示した状態に切り替え接続される。
ィ比90%に対する電圧値より小さい場合 上述したように、コンパレータ17からは出力がないの
で、スイッチ6,8は図1に実線で示した状態に保持さ
れる。すると、三角波発生回路4から20KHz の三角波
電圧V1 がコンパレータ5の反転入力端子に入力され
る。直流モータ20に印加されたPWM電圧の平均電圧
V7 と指令電圧Vinとが偏差積分回路3に入力され、そ
の出力電圧VTHがコンパレータ5の非反転入力端子に入
力される。この出力電圧VTHのレベルによりコンパレー
タ5の出力するPWM信号V2 の矩形波の幅が決定され
る。この場合には、デューティ比が90%より小さいの
で、図3に示したように、発熱量も少なく、又、20KH
z の三角波であるのでモータの異音・うねりを感じるこ
とはない。
値がデューティ比90%に対する電圧値より大きい場合 上述したように、コンパレータ17からの出力により、
スイッチ6,8は図1に破線で示した状態に切り替えら
れる。すると、三角波発生回路4から20KHz の三角波
電圧V1 がコンパレータ7の反転入力端子に入力され
る。このコンパレータ7の非反転入力端子にはデューテ
ィ比90%に対応した電圧値が印加されている。従って、
コンパレータ7の出力であるPWM信号V5 は20KHz
の三角波電圧V1 のデューティ比90%に対応したものと
なる。
角波電圧V3 がコンパレータ5の反転入力端子に入力さ
れる。このコンパレータ5の非反転入力端子には偏差積
分回路3からの電圧値が印加される。この電圧値がデュ
ーティ比90%に対応しているときには、コンパレータ5
の出力するPWM信号V4 の矩形波の幅は零であるよう
に三角波発生回路4から1KHz の三角波電圧V3 はそ
の電圧分オフセットされている。即ち、論理和回路9へ
の入力はデューティ比90%近傍ではほぼコンパレータ7
からのPWM信号V5 のみであり、デューティ比が90%
を越えて大きくなるとコンパレータ5からのPWM信号
V4 の矩形波の幅が広くなる。すると、論理和回路9か
ら出力されトランジスタ30のゲートに印加される実際
のPWM信号V6 はデューティ比90%の矩形波とデュー
ティ比 100%の矩形波が交互にくるような波形となる。
例えば、デューティ比90%の矩形波とデューティ比 100
%の矩形波が時間的に半分ずつであればスイッチング回
数がほぼ半分になるにも拘わらず平均デューティ比は95
%となる。
きいので、図3に示したように、従来は発熱量が大きく
なっていたが、スイッチング回数が減った分だけ発熱量
が抑えられる。更に、PWM信号V6 はデューティ比が
90%と 100%との矩形波から成りデューティ比が比較的
近い値であるため、この場合にもモータの異音・うねり
は感じられ難いという効果がある。尚、上述の実施例に
おいては、20KHz 及び1KHz の二種類の三角波を用
いてデューティ比制御を達成している。ここで、例え
ば、10KHz の三角波を加え三種類として例えば、デュ
ーティ比90%より大きいときのPWM信号波形の構成を
20KHz →10KHz →1KHz →10KHz →20KHz と
繰り返し変化するようにすると更に、モータの異音・う
ねりを感じないようにできる。
れ、速度指令値と直流モータの回転速度に基づく帰還値
との偏差が減少するように直流モータへの印加電圧をP
WM制御するため、モータの回転速度及び回転精度が安
定する。判定回路により閾値信号に関連した信号と所定
のデューティ比に対応する所定値とが比較判定される。
この結果、閾値信号に関連した信号が所定値を越えない
場合には従来どおりの高い周波数に基づくPWM信号が
採用されPWM制御されてもトランジスタの通電時間が
短く電流も小さいため発熱が少なく、更に、可聴域外の
周波数を用いればモータの異音・うねりを感じることを
避けることができる。又、閾値信号に関連した信号が所
定値を越えた場合には閾値信号に関連した信号がその所
定値に固定された高い周波数に基づくPWM信号と、所
定値を越えた分はそれより低い周波数に基づくPWM信
号とが合成されたPWM信号によりPWM制御される。
これにより、デューティ比が高い範囲におけるトランジ
スタのスイッチング回数が減り発熱が抑えられると共に
各周波数のデューティ比が似通っていることによりモー
タ異音・うねりを感じ難くできる。
置の構成を示した回路図。
イミングチャートである。
比と発熱量との関係を示した特性図である。
を示した回路図である。
形を示した説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 速度指令値と直流モータの回転速度に基
づく帰還値とに応じてデューティ比を決定する閾値信号
を出力し、第1の周波数の三角波と前記閾値信号とに応
じてデューティ比制御された第1のPWM信号を生成
し、そのPWM信号により前記直流モータをPWM制御
するモータ制御装置において、 前記閾値信号に関連した信号が所定のデューティ比に対
応する所定値を越えたかを判定する判定回路と、 前記第1の周波数の三角波と前記所定値とに応じて第2
のPWM信号を生成する第1信号生成回路と、 前記第1の周波数より低い第2の周波数の三角波を発生
する三角波発生回路と、 前記判定回路により前記閾値信号に関連した信号が前記
所定値を越えたと判定された場合には、前記第2の周波
数の三角波と前記閾値信号に関連した信号とに応じて第
3のPWM信号を生成する第2信号生成回路と、 前記判定回路により前記閾値信号に関連した信号が前記
所定値を越えたと判定された場合には、前記第2のPW
M信号と前記第3のPWM信号とを合成する論理和回路
とを有し、 前記閾値信号に関連した信号が前記所定値を越えない場
合には前記第1のPWM信号により、前記閾値信号に関
連した信号が前記所定値を越えた場合には前記論理和回
路から出力される前記合成されたPWM信号により前記
直流モータを制御する制御回路を備えたことを特徴とす
るモータ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11307792A JP3168684B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11307792A JP3168684B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | モータ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0630594A true JPH0630594A (ja) | 1994-02-04 |
JP3168684B2 JP3168684B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=14602900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11307792A Expired - Lifetime JP3168684B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | モータ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3168684B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6214605B1 (en) | 1997-12-25 | 2001-04-10 | Nikken Chemicals Co., Ltd. | Microorganism and a process for producing polyols by using the same |
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JP2009153330A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Yazaki Corp | 電動ファンの制御装置 |
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-
1992
- 1992-04-06 JP JP11307792A patent/JP3168684B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3168684B2 (ja) | 2001-05-21 |
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