JPH0993948A - モータの制御装置 - Google Patents

モータの制御装置

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JPH0993948A
JPH0993948A JP7247653A JP24765395A JPH0993948A JP H0993948 A JPH0993948 A JP H0993948A JP 7247653 A JP7247653 A JP 7247653A JP 24765395 A JP24765395 A JP 24765395A JP H0993948 A JPH0993948 A JP H0993948A
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宣男 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランジスタブリッジの下アームトランジス
タのエミッタとN母線間に抵抗を挿入してモータに流れ
る電流を検出するモータの制御装置において、サーボモ
ータの出力トルクが大きくするPWM生成方式を得るこ
と、また、電流検出回路と過電流検出回路をより簡単な
回路構成で構成することを目的とする。 【解決手段】 トランジスタブリッジ1の下アームのト
ランジスタのエミッタとN側母線の間に挿入される第一
の電流検出抵抗4と、第一の電流検出抵抗4の共通N母
線とP母線およびN母線に接続されている電解コンデン
サのN母線との間に挿入される第二の電流検出抵抗5
と、第二の電流検出抵抗5の両端の電圧よりトランジス
タの破損する電流が流れる前に保護をするための過電流
検出回路7と、キャリアに対する3相電圧指令のクラン
プレベルを正側と負側で異なる値とした電圧指令を作成
する制御部14と、制御部14からの電圧指令とキャリ
アを比較してトランジスタのスイッチングパターンを作
るPWM回路13と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モータを制御す
るモータの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は実開昭50ー134617号公報
に示された制御装置の構成図である。図において、1は
トランジスタブリッジ、2はダイオードブリッジ、3は
サーボモータ、4は電流検出抵抗、6はサンプルホール
ド回路、8は各相の電流検出抵抗4に流れる電流のピー
ク値がトランジスタの破損レベルより大きくなる前にト
ランジスタをオフさせるアーム短絡保護回路、12は電
圧指令を作成する制御部、13は制御部12からの電圧
指令とキャリア(三角波形の変調波)を比較してトラン
ジスタのスイッチングパターンを作るPWM回路であ
る。
【0003】また、図6はサーボモータに流れる電流を
検出できる原理を説明した図であり、PWM回路13の
動作を示すものである。次に図5および図6により動作
について説明する。図6では説明を簡単にするためU、
V相の動作のみで記載している。トランジスタブリッジ
1の各トランジスタのオンオフパターンの生成は三角波
比較による正弦波PWM方式をとり、期間t1ではU相
の上アームがオフ、下アームがオン、V相の上アームが
オン、下アームがオフである。したがって、この時の電
流は図5のi1のように流れる。
【0004】次に、期間t2ではV相の上下アームのト
ランジスタのオンオフが入れ替わるが、サーボモータに
流れる電流はすぐには電流の方向が変わらないので、図
5のi2のようにU相下アームのトランジスタからV相
下アームのダイオードを通ってサーボモータに電流が流
れる貫流モードとなる。この期間中はサーボモータに流
れる電流と電流検出抵抗4に流れる電流が同じとなる。
したがって、この瞬間に電流検出抵抗4に流れる電流を
サンプルホールド回路6でサンプルホールドすることに
より、サーボモータ電流が測定できる。
【0005】図7はPWM動作の説明図である。図にお
いて、tcはキャリア周期、taは電流検出必要期間、
T0はキャリアの零点、Vdaは正側クランプ超過値、
Vddは負側クランプ超過値である。
【0006】また、図8は最大出力電圧時の動作波形を
示す説明図である。電流を検出することができるのは、
トランジスタが全てオンする期間t2であるが、この期
間t2は電流検出回路の遅れや電流検出時間などによ
り、電流検出必要期間ta以上必要となる。制御部12
は電圧指令の最大値をクランプすることで、期間t2を
確保し、図は電圧指令として期間t2が確保できる最大
値の場合を示す。この時のPWMパターンがモータの制
御装置として出力できる最大電圧となる。PN母線電圧
をVPNとすれば、出力電圧の最大値は、 VPN*(tcーta)/tc となる。制御部12が作成する電圧指令は正弦波である
ため、出力電圧の最大値は、電圧指令0に対する正側と
負側で同じ大きさとなる。
【0007】図9は従来のアーム短絡保護回路の詳細構
成図である。図において、10はコンパレータ比較回
路、11は各相の出力のOR回路である。アーム短絡保
護回路8においてはコンパレータ比較回路10により各
相の電流がトランジスタの許容電流以上に達したかどう
かを判別し、OR回路11により、どの相でも許容電流
以上の電流が流れたらトランジスタの動作を遮断するよ
うに信号を出力する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のモータの制御装
置は上記のように構成されているので、負側のクランプ
値が上記電流検出必要期間taで制約され、正側も同じ
電流検出必要期間taに相当する無駄時間が生じてしま
う。すなわち、図21において、負側と正側のクランプ
超過値の大きさVdd=Vdaとなる。したがって、電
流検出必要期間ta相当の出力電圧が小さくなってしま
う。それによって、最大出力電圧が制限されるため高速
回転速度でのサーボモータのトルク不足が起きやすいと
いう問題点があった。
【0009】また、出力電流の過電流保護やトランジス
タのアーム短絡時の保護回路8として、トランジスタブ
リッジの相数と同じ数の電流検出抵抗4と各相ごとにピ
ーク電流以上の電流が流れないように比較する回路10
および各相ごとの出力信号のOR回路11が必要となる
ので、回路が複雑でコストが高くなるという問題点があ
った。
【0010】この発明は上述のような課題を解決するた
めになされたもので、第1の目的はサーボモータの高速
時のトルクを増加させることができるモータの制御装置
を得るものである。
【0011】また、第2の目的は過電流検出回路を安価
に構成したモータの制御装置を得るものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明のモータの制御
装置においては、制御部はキャリアに対する3相電圧指
令のクランプレベルを正側と負側で異なる値としたもの
である。
【0013】また、第一の電流検出抵抗の共通N母線と
P母線およびN母線に接続されている電解コンデンサの
N母線との間に挿入される第二の電流検出抵抗と、この
第二の電流検出抵抗の両端の電圧よりトランジスタの破
損する電流が流れる前に保護をするための過電流検出回
路と、を備えたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の一実施の形態であるモ
ータの制御装置の構成図である。図において、1〜4、
6および13は上記従来装置と同様のものであり、その
説明を省略する。5は第二の電流検出抵抗、7は第二の
電流検出抵抗の両端の電圧よりトランジスタの破損する
電流が流れる前に保護をするための過電流検出回路、1
4は電圧指令を作成する制御部であり、第一の電流検出
抵抗4および第二の電流検出抵抗5の検出コモン電位を
第二の電流検出抵抗の電解コンデンサ側とする。
【0015】次に動作について説明する。電流検出必要
期間taにおいてはサーボモータに流れる電流はトラン
ジスタの下アームを貫流している。したがって、電解コ
ンデンサのN母線側N2からU、V相の下アームのトラ
ンジスタのエミッタ電位UE、VEを測定した場合、第
二の電流検出抵抗5での電圧降下はこの抵抗に電流が流
れていないので0Vである。したがって、UEーN2間
電圧、VEーN2間電圧はUE−N1間電圧、VE−N
1間電圧と同一である。したがって、このような回路構
成としても従来例と同様に電流検出する事が可能であ
る。
【0016】図2はこの発明の一実施の形態であるモー
タの制御装置のPWM動作の説明図である。この図で
は、キャリアの零点を正側にVda/2だけシフトした
例を示した。負側は従来例と同様、電流検出の制約上、
電流検出必要期間taは確保しなければならないが、上
アーム側は制約時間はないため、正側のクランプ超過値
Vdaを零とし、負側のクランプ超過値Vddは従来例
と同一とした。これにより、電圧指令の最大振幅は従来
の正側のクランプ超過値Vdaに対してVda/2だけ
大きくすることができ、トランジスタのオン時間を長く
し、サーボモータへの出力電圧を大きくとることができ
る。
【0017】図3はこの発明の一実施の形態であるモー
タの制御装置の最大出力電圧時の動作波形の説明図であ
る。電圧指令が正側のクランプレベルになった場合のU
相上アームのスイッチングパターンであり、U相上アー
ムのトランジスタは常時オン状態となり、従来例と比較
して出力電圧がtc/(tcーta)倍になる。
【0018】図4はこの発明の一実施の形態である過電
流検出回路7の回路例である。20はコンパレータであ
り、従来例に比べ、コンパレータ回路を1/3に減少す
ることができる。図6の期間t1やt3では図5の電流
経路i1のようにN母線に電流が流れるため、サーボモ
ータに過電流が流れたときの電流検出は図1の第二の電
流検出抵抗5に必ず電流が流れる。また、トランジスタ
の上下アームが同時にオンしたような場合でも第二の電
流検出抵抗5に電流は流れる。したがって、第二の電流
検出抵抗で過電流の保護は可能である。
【0019】なお、実施の形態ではサーボモータ制御す
るの例を示したが、モータの制御装置の制御するモータ
としてはサーボモータに限定されるものではなく、誘導
電動機などの汎用モータでもよい。
【0020】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0021】制御部はキャリアに対する3相電圧指令の
クランプレベルを正側と負側で異なる値としたので、サ
ーボモータの制御装置の出力できる電圧が増加すること
になり、モータの高速回転時における電圧飽和が起こり
にくくなり、トルク不足を生じにくくできるという効果
がある。
【0022】また、第一の電流検出抵抗の共通N母線と
P母線およびN母線に接続されている電解コンデンサの
N母線との間に挿入される第二の電流検出抵抗と、この
第二の電流検出抵抗の両端の電圧よりトランジスタの破
損する電流が流れる前に保護をするための過電流検出回
路と、を備えたことにより、コンパレータ回路を従来の
1/3に減少することができ、過電流検出回路が非常に
簡単となり、安価な装置が構成できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態であるモータの制御
装置の構成図である。
【図2】 この発明の一実施の形態であるモータの制御
装置のPWM動作の説明図である。
【図3】 この発明の一実施の形態であるモータの制御
装置の最大出力電圧時の動作波形の説明図である。
【図4】 この発明の一実施の形態である過電流検出回
路7の回路例である。
【図5】 実開昭50ー134617号公報に示された
制御装置の構成図である。
【図6】 サーボモータに流れる電流を検出できる原理
を説明した図である。
【図7】 PWM動作の説明図である。
【図8】 最大出力電圧時の動作波形を示す説明図であ
る。
【図9】 従来のアーム短絡保護回路の詳細構成図であ
る。
【符号の説明】
5 第二の電流検出抵抗、 7 過電流検出回路、 1
4 制御部、 20コンパレータ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイオードブリッジと、トランジスタブ
    リッジと、このトランジスタブリッジの下アームのトラ
    ンジスタのエミッタとN側母線の間に挿入される第一の
    電流検出抵抗と、電圧指令を作成する制御部と、この制
    御部からの電圧指令とキャリアを比較してトランジスタ
    のスイッチングパターンを作るPWM回路と、を備えた
    モータの制御装置において、前記制御部はキャリアに対
    する3相電圧指令のクランプレベルを正側と負側で異な
    る値としたことを特微とするモータの制御装置。
  2. 【請求項2】 ダイオードブリッジと、トランジスタブ
    リッジと、このトランジスタブリッジの下アームのトラ
    ンジスタのエミッタとN側母線の間に挿入される第一の
    電流検出抵抗と、この第一の電流検出抵抗の共通N母線
    とP母線およびN母線に接続されている電解コンデンサ
    のN母線との間に挿入される第二の電流検出抵抗と、こ
    の第二の電流検出抵抗の両端の電圧よりトランジスタの
    破損する電流が流れる前に保護をするための過電流検出
    回路と、を備えたモータの制御装置。
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