JPH10304690A - 直流電源電圧を可変としたスイッチド・リラクタンスモータの運転制御回路 - Google Patents

直流電源電圧を可変としたスイッチド・リラクタンスモータの運転制御回路

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JPH10304690A
JPH10304690A JP9123163A JP12316397A JPH10304690A JP H10304690 A JPH10304690 A JP H10304690A JP 9123163 A JP9123163 A JP 9123163A JP 12316397 A JP12316397 A JP 12316397A JP H10304690 A JPH10304690 A JP H10304690A
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JP
Japan
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circuit
power supply
current
motor
switch element
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JP9123163A
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Inventor
Hideyuki Amami
秀行 雨海
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Nippon Electric Industry Co Ltd
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Nippon Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング回路と直流電源との間に昇降圧
チョッパ回路を挿入させて、SRモータの運転モードに
対応させて直流電圧を昇圧もしくは降圧させ、安価で小
形なスイッチング回路を実現させる。 【解決手段】 SRモータ19の電流入口側と出口側に
設けたスイッチ素子と転流ダイオードより成る6つの駆
動回路によって構成したスイッチング回路と、直流電源
22のプラス端子に一端を接続したリアクタ23、この
リアクタ23の他端に中間接続点をそれぞれ接続した2
つのスイッチ素子1と2より成る直列回路および2つの
転流ダイオード11と12より成る直列回路、前記2組
の直列回路の両端に並列接続したコンデンサ20とによ
って構成した昇降圧チョッパ回路とによって構成し、直
流電源22のマイナス端子を電流センサ21を介して昇
降圧チョッパ回路のマイナス側に接続することにより、
直流電源22とスイッチング回路との間に昇降圧チョッ
パ回路を挿入してSRモータの運転制御回路を構成し
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、スイッチド・リ
ラクタンスモータ(以下、SRモータという)の運転制
御回路のうちで、特にバッテリーを駆動電源とするSR
モータの運転制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】SRモータは、それぞれのステータポー
ル(以下、コイルという)を順次励磁し、その漏れ磁束
によってロータポールを順次吸引し、その吸引トルクに
よってロータを回転させるモータである。図2は、従来
のSRモータを駆動する運転制御回路の構成を示すブロ
ック図である。この例におけるSRモータ107は4つ
のコイルを備えており、コイルの電流入口側には、スイ
ッチ素子101と転流ダイオード108より成る駆動回
路と、スイッチ素子102と転流ダイオード109より
成る駆動回路が並列接続してある。また、コイルの電流
出口側には、スイッチ素子103と転流ダイオード11
0、スイッチ素子104と転流ダイオード111、スイ
ッチ素子105と転流ダイオード112、スイッチ素子
106と転流ダイオード113より成る4つの駆動回路
が並列接続してある。上述した6つの駆動回路の両端に
は直流電源120が並列接続してあり、電流検出センサ
121が直流電源120のマイナス側端子と駆動回路を
構成する転流ダイオード108のアノード端子との間に
直列接続してある。
【0003】SRモータ107の駆動電流は電流検出セ
ンサ121によって検出されてコンパレータ122に入
力し、電流リミッタ123を介して入力する制御電流指
令値と比較される。コンパレータ122からの出力信号
はPWM制御回路124に入力してPWM信号を生成
し、AND回路125もしくは126を介してステータ
コイルの電流入口側に設けてあるスイッチ素子101も
しくは102をオン・オフ制御する。通常の力行モード
においては、電流リミッタ123によって制御電流指令
値にリミッタをかけ、設定された電流値以上には電流が
流れないようにしている。
【0004】SRモータ107のロータ軸に設けてある
ポールセンサ(図示せず)やデコード・ロジック回路
(図示せず)を介して入力するコイルのオン用ポジショ
ン信号130は、4つのスイッチ素子103〜106を
ポールのタイミングに対応して順次オン・オフ制御す
る。また、コイルのオン用ポジション信号130から出
力される4つの信号はOR回路127もしくは128に
おいて論理演算される。PWM制御回路124からのP
WM信号とOR回路127もしくは128からの出力信
号はAND回路125もしくは126に入力して論理演
算され、AND回路125もしくは126からの出力信
号によってスイッチ素子101もしくは102をポール
のタイミングに合わせてPWMチョッパを行う。従っ
て、スイッチ素子101がオンの時はスイッチ素子10
3もしくは105が同時にオンとなり、スイッチ素子1
02がオンの時はスイッチ素子104もしくは106が
オンとなるので、SRモータ107のコイルにはPWM
制御された電流が順次供給される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】SRモータを構成する
それぞれのコイルは、スイッチ素子と転流ダイオードよ
り成る駆動回路(インバータ回路)を順次オン・オフ制
御することによって励磁されるので、コイル電流を大き
くするためにはスイッチ素子と転流ダイオードの電流容
量を大きくしなくてはならない。。SRモータの駆動電
源がバッテリーであって、バッテリーから供給される直
流電圧が低い場合には、直流電圧が高いモータの電流よ
り駆動電流を大きくする必要があり、このためには高価
格で寸法の大きなスイッチ素子と転流ダイオードを使用
しなくてはならない。また、直流電源電圧を高めて駆動
電流を小さくしようとすると、バッテリーの直列数を増
加させなくてはならず、バッテリーは高価格で寸法大の
ものとなる。
【0006】SRモータの容量は電圧と電流の積できま
り、モータ寸法は容量に比例する。従って、SRモータ
への供給電圧を高くすると、駆動電流は小さくてもよ
く、この結果、SRモータの駆動回路を構成するスイッ
チ素子と転流ダイオード等の電流容量も小さくてよい。
また、SRモータのコイルのインピーダンスは回転数に
比例して大きくなるので、回転数を上げるためには供給
電圧を上げないと所定の電流が流れなくなる。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した従
来技術の欠点を解消するためになされたものであって、
スイッチング回路と直流電源との間に昇降圧チョッパ回
路を挿入して直流電圧を昇圧させることにより、バッテ
リーの直列数を増加させずにスイッチ素子と転流ダイオ
ードの電流容量を減少させるようにした。また、回転数
に比例させて直流電圧を制御すると、回転数が上がって
容量が増しても電流は増えないので、効率の良い運転が
可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の実施例を図1によって
説明する。図1は、この発明による直流電源電圧を可変
としたスイッチド・リラクタンスモータの運転制御回路
のブロック図である。SRモータ19のコイルの電流入
口側には、スイッチ素子3と転流ダイオード13より成
る駆動回路およびスイッチ素子4と転流ダイオード14
より成る2つの駆動回路が並列接続してある。また、コ
イルの電流出口側には、スイッチ素子5と転流ダイオー
ド15、スイッチ素子6と転流ダイオード16、スイッ
チ素子7と転流ダイオード17、スイッチ素子8と転流
ダイオード18より成る4つの駆動回路が並列接続して
あり、並列接続した6つの駆動回路によってSRモータ
19のスイッチング回路を構成している。
【0009】直流電源22のプラス端子に一端を接続し
たリアクタ23の他端は、スイッチ素子1と2より成る
直列回路の中間接続点と転流ダイオード11と12より
成る直列回路の中間接続点にそれぞれ接続してあり、ま
た、2組の前記直列回路の両端にはコンデンサ20が並
列接続してあって、昇降圧チョッパ回路を構成してい
る。
【0010】直流電源22のマイナス端子は電流センサ
21を介して昇降圧チョッパ回路とスイッチング回路の
マイナス側に接続してあるので、直流電源22の直流電
圧は、昇降圧チョッパ回路を介してスイッチング回路に
供給されるように構成されている。
【0011】SRモータ19のコイルの電流出口側に設
けてある駆動回路のスイッチ素子5,6,7,8は運転
モードに対応したタイミングによってオン・オフ制御さ
れ、コイルの電流入口側に設けてある駆動回路のスイッ
チ素子3と4はPWM制御されてモータ駆動電流を制御
するものである。これらの制御回路は従来技術における
ものと同一であるので説明は省略する。
【0012】次に、力行時と回生時における昇降圧チョ
ッパ回路の制御特性について説明する。昇降圧チョッパ
回路は、力行モードにおいては昇圧チョッパとして動作
し、回生モードにおいては降圧チョッパとして動作する
と共に回転速度に比例して直流電圧を上げ下げ制御され
る。運転制御回路におけるA点から検出した直流電圧検
出値、電流センサ21によって検出した電流検出値およ
びポールセンサからの出力信号を入力する回転速度比例
信号38からの電圧指令値に基づいてスイッチ素子1と
2をオン・オフ制御して直流電源電圧を制御する。
【0013】力行モードにおいては、SRモータのレギ
ュレーション特性から回転速度比例信号38からの電圧
指令値よりA点の直流電圧検出値の方が低い。A点から
の直流電圧検出値と回転速度比例信号38からのL側電
圧指令値とはL側比較回路35において比較され、L側
電圧指令値の方が大きいのでL側比較回路35の出力信
号はHとなり、比較回路32において電流センサ21の
検出値と比較される。電流センサ21の検出値が低いと
きは比較回路32の出力信号はHとなり、ワンショット
マルチ36とAND回路39を介してゲート信号はオ
ンとなり、スイッチ素子1をオンさせる。駆動電流が増
加して電流センサ21の検出値が大になると、ワンショ
ットマルチ36はワンショット時間だけオフとなるので
ゲート信号はオフとなる。この時、H側比較回路34
においては、反転入力端子に入力するH側電圧指令値は
非反転入力端子に入力するA点からの直流電圧検出値よ
り大きいので、H側比較回路34の出力信号はLであ
る。また、電流センサ20からの検出値は、反転増幅器
31において反転信号となるのでダイオード51によっ
て阻止される。従って、比較回路33の出力信号もLで
あるのでゲート信号はオフのままであり、スイッチ素
子2はオフである。
【0014】次に、回生モードにおいては、レギュレー
ション特性から回転速度比例信号38からの電圧指令値
よりA点の直流電圧検出値の方が高いので、L側比較回
路35の出力信号はLとなる。H側比較回路34におい
ては、H側電圧指令値より直流電圧検出値の方が大きい
のでH側比較回路34の出力信号はHとなり、反転増幅
回路31とダイオード51を介して入力する電流センサ
21の反転信号と比較回路33において比較される。電
流センサ21の検出値が低いときはワンショットマルチ
37とAND回路40を介してゲート信号はオンとな
り、スイッチ素子2をオンさせる。また、駆動電流が増
加して電流センサ21の検出値が大となると、ワンショ
ット時間だけオフとする。なお、電流センサ21からの
検出値はLであるのでダイオード50によって阻止さ
れ、比較回路32はLとなるのでゲート信号はオフの
ままであり、スイッチ素子2もオフである。
【0015】以上の説明から明らかなように、回転速度
をパラメータにしてH側とL側の2種類の電圧指令値を
設定し、力行モードにおいてはL側電圧指令値通りにな
るように直流電圧を昇圧チョッパ制御し、回生モードに
おいてはH側電圧指令値通りになるように直流電圧を降
圧チョッパ制御する。また、始動時は、昇圧チョッパの
出力電圧を上げないでインバータ回路でPWM運転を行
う。回転数が上がってくると、PWM制御を行いながら
昇圧チョッパで直流電圧を上げて対応させる。従って、
昇圧チョッパ電圧は回転数にほぼ比例させて制御する。
回生モードにおいては、昇圧チョッパを降圧チョッパと
して使用し、電源にエネルギーを回生させる。
【0016】
【発明の効果】この発明は、上述したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【0017】直流電源(例えばバッテリー)が低圧であ
っても、スイッチ素子や転流ダイオードの電流容量を抑
制できるので、高価格で寸法の大きなものを使用しなく
てもよく、運転制御回路も小形化できる。
【0018】チョッパ制御で直流電圧を標準値にするこ
とができるので、モータも標準化が可能となる。
【0019】一般に、低速時においては大トルクの要求
が多く、定格運転時の高速時はトルクは小さくなる。昇
圧チョッパ電圧は回転数にほぼ比例させて制御するの
で、低速大トルク時には直流電圧は低いのでスイッチ素
子の損失は小さく、低速時でも高効率となる。
【0020】高速時はPWM点弧角が開き気味(全点弧
に近い状態)で使うので、PWMスイッチング周波数が
下がり、従って、より高速回転が可能となる。
【0021】チョッパ制御回路においては、安価なオフ
タイム一定方式の瞬時値PWM制御を応用して電流マイ
ナーループ制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるSRモータの運転制御回路の構
成を示すブロック図。
【図2】従来技術によるSRモータの運転制御回路の構
成を示すブロック図。
【符号の説明】
1〜8 スイッチ素子 11〜18 転流ダイオード 22 直流電源 23 リアクタ 20 コンデンサ 21 電流センサ 31〜35 コンパレータ 36,37 ワンショットマルチ 50,51 ダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータコイルの電流入口側と出口側に
    それぞれ設けたスイッチ素子と転流ダイオードより成る
    複数の駆動回路の両端を並列接続して構成したスイッチ
    ド・リラクタンスモータを駆動するスイッチング回路
    と、 直流電源のプラス端子に一端を接続したリアクタと、該
    リアクタの他端に中間接続点をそれぞれ接続した2つの
    スイッチ素子より成る直列回路および2つの転流ダイオ
    ードより成る直列回路と、前記2つの直列回路の両端と
    前記スイッチング回路の両端に並列接続したコンデンサ
    とによって構成した昇降圧チョッパ回路とを具備し、 該昇降圧チョッパ回路のマイナス側を電流センサを介し
    て直流電源のマイナス端子に接続することにより、前記
    スイッチング回路と直流電源との間に昇降圧チョッパ回
    路を挿入してスイッチド・リラクタンスモータの運転制
    御回路を構成したことを特徴とする直流電源電圧を可変
    としたスイッチド・リラクタンスモータの運転制御回
    路。
  2. 【請求項2】 電流出口側に設けた駆動回路におけるス
    イッチ素子をスイッチド・リラクタンスモータの運転モ
    ードに対応したタイミングによってオン・オフ制御する
    と共に、電流入口側に設けた駆動回路におけるスイッチ
    素子をPWM制御することによってモータ駆動電流を制
    御し、さらに、モータの回転速度に比例して直流電圧を
    制御すると共に、力行モードにおいては直流電源電圧を
    昇圧チョッパ制御し、回生モードにおいては降圧チョッ
    パ制御するようにしたことを特徴とする請求項1に記載
    の直流電源電圧を可変としたスイッチド・リラクタンス
    モータの運転制御回路。
JP9123163A 1997-04-25 1997-04-25 直流電源電圧を可変としたスイッチド・リラクタンスモータの運転制御回路 Withdrawn JPH10304690A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1293413A2 (en) 2001-09-18 2003-03-19 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Motor-driven power steering apparatus
JP2003312517A (ja) * 2002-04-24 2003-11-06 Toyoda Mach Works Ltd 電動パワーステアリング装置
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JP2017028940A (ja) * 2015-07-27 2017-02-02 株式会社荏原製作所 スイッチドリラクタンスモータのセンサレス駆動装置、および該センサレス駆動装置を備えたモータ装置

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