JPH1118473A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ回路をＰＷＭ制御するモータ駆動
装置において、モータの運転が指令運転に到達するまで
の立上がり時間の短縮を図ると共に、位置決め精度の向
上を図る。 【解決手段】 制御回路５０が電圧変換回路３５を制御
することによって、制御回路５０に運転指令が与えられ
た時には、インバータ回路４４のＰＷＭ制御のデューテ
ィが一定にされ、指令運転時の設定電圧より大きい直流
電圧がインバータ回路４４に与えられ、その直流が変換
された交流によってモータ４７の運転が開始され、モー
タ４７の回転速度が速度指令値に到達した時には、指令
運転時の設定電圧に等しい直流電圧がインバータ回路４
４に与えられ、インバータ回路４４のＰＷＭ制御が開始
されるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路を
ＰＷＭ制御してモータを運転するモータ駆動装置に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、制御用モー
タの一つとしてサーボモータが供されている。このサー
ボモータは、例えばロボット、旋盤およびＮＣ（数値制
御）工作機械などのサーボ機構の駆動部において、位置
決めや速度制御のためのモータとして使用されている。
図６は、そのようなサーボモータを運転するモータ駆動
装置の従来の電気回路図を示している。

【０００３】１００Ｖ（ボルト）の交流電源１の交流電
源母線２および３は、それぞれ整流回路４の交流入力端
子４ａおよび４ｂに接続されている。整流回路４は、４
個のダイオード５ａ〜５ｄがブリッジ接続されて構成さ
れ、その直流出力端子４ｃおよび４ｄ間には平滑用のコ
ンデンサ６が接続されている。そして、直流出力端子４
ｃおよび４ｄは、それぞれ直流電源母線７および８を介
してインバータ回路９の入力端子９ａおよび９ｂに接続
されている。

【０００４】インバータ回路９は、入力端子９ａ、９ｂ
間にＮＰＮ型トランジスタ１０ａ〜１０ｃおよび１０ｄ
〜１０ｆが三相ブリッジ接続されて構成されている。各
トランジスタ１０ａ〜１０ｆのコレクタ、エミッタ間に
はフライホイールダイオード１１ａ〜１１ｆが並列に接
続されている。そして、トランジスタ１０ａおよび１０
ｄの共通接続点は、インバータ回路９の出力端子９ｃに
接続され、トランジスタ１０ｂおよび１０ｅの共通接続
点は、出力端子９ｄに接続され、トランジスタ１０ｃお
よび１０ｆの共通接続点は、出力端子９ｅに接続されて
いる。

【０００５】ブラシレスモータ（以下、単にモータと称
する）１２はＵ相、Ｖ相およびＷ相からなる三相の固定
子巻線１３ａ〜１３ｃを有する固定子１３と、永久磁石
形の回転子（図示せず）とを備えている。そして、固定
子巻線１３ａ〜１３ｃの各一端子は共通に接続され、各
他端子はそれぞれインバータ回路９の出力端子９ｃ〜９
ｅに接続されている。

【０００６】また、モータ１２には回転子の回転位置お
よび回転速度を検出するためのエンコーダ１４が配設さ
れている。このエンコーダ１４は、回転子の回転位置を
検出して、その回転位置に対応する回転位置検出信号を
制御回路１５に出力するようになっている。

【０００７】制御回路１５は、エンコーダ１４から与え
られた回転位置検出信号を演算し、その演算結果に基づ
いて、インバータ回路９の各トランジスタ１０ａ〜１０
ｆに転流タイミング信号を出力すると共に、モータ１２
の回転速度を検出し、そのモータ１２の回転速度が速度
指令値に追従するように、インバータ回路９をＰＷＭ制
御するようになっている。

【０００８】ところで、モータ１２を起動させる場合に
は、制御回路１５に運転指令として速度指令値が与えら
れると、制御回路１５は、整流回路４からインバータ回
路９に直流電圧Ｅ（１４１Ｖ）が印加された状態におい
て、トランジスタ１０ａ〜１０ｆに転流タイミング信号
を出力し、ＰＷＭ制御を行わずに、つまり、ＰＷＭ制御
のデューティが１００％の状態で、トランジスタ１０ａ
〜１０ｆをオンオフ制御し、固定子巻線１３ａ〜１３ｃ
を通断電制御するようになっている。そして、制御回路
１５は、モータ１２の回転速度が速度指令値に到達する
と、ＰＷＭ制御による指令運転たる通常運転に移行する
ようになっている。

【０００９】したがって、上述したような構成では、モ
ータ１２の回転速度が起動時から速度指令値に到達する
までの立上がり時間は、インバータ回路９に印加される
直流電圧Ｅの大きさと、モータ１２の負荷の大きさとに
よって決定されるので、立上がり時間の短縮が要望され
ていても、これに対処することができなかった。

【００１０】また、モータ１２の通常運転時における位
置決め制御は、ＰＷＭ制御における１パルスを最小単位
として行われている。この場合、仮にＰＷＭ制御が８ビ
ットで行われ、モータ１２として定格１００Ｖ、出力１
００Ｗのものを用いたとすると、インバータ回路９では
１００Ｗを２５６パルスで制御していることになり、つ
まり、１パルスあたり約０．４Ｗを制御していることに
なる。このとき、出力電力は１００Ｗであるので、位置
決め精度は、約０．４％となる。

【００１１】この位置決め精度を向上するためには、Ｐ
ＷＭ制御を８ビットより大きいビット数で行えば、目的
を達成することができる。しかしながら、これでは、制
御回路１５が高価になってしまうので、通常は採用し難
い。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、モータの運転指令がなされた時に
おいて、モータの運転が指令運転状態に到達するまでの
立上がり時間の短縮を図ることができると共に、モータ
の指令運転時において、位置決め精度の向上を図ること
ができるモータ駆動装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ駆動装置
は、直流電源回路と、この直流電源回路から与えられる
直流電圧を値の異なる直流電圧に変換可能な電圧変換回
路と、この電圧変換回路から与えられる直流を交流に変
換してモータに供給するインバータ回路と、前記モータ
の運転状態を検出して運転状態検出信号を出力する運転
状態検出手段と、この運転状態検出手段から与えられる
運転状態検出信号により前記インバータ回路をＰＷＭ制
御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ
の運転指令がなされた時には、前記インバータ回路のＰ
ＷＭ制御のデューティを一定にして指令運転時の設定電
圧より大きい直流電圧が前記インバータ回路に与えられ
るように前記電圧変換回路を制御し、前記モータの運転
状態が前記指令運転時の指令値以下の所定値となった時
には、前記インバータ回路のＰＷＭ制御のデューティを
下げて前記設定電圧に等しい直流電圧が前記インバータ
回路に与えられるように前記電圧変換回路を制御するよ
うに構成したところに特徴を有する（請求項１）。

【００１４】上記構成のモータ駆動装置によれば、モー
タの運転指令がなされた時には、インバータ回路のＰＷ
Ｍ制御のデューティが一定にされ、指令運転時の設定電
圧より大きい直流電圧がインバータ回路に与えられるよ
うになる。したがって、このとき、インバータ回路から
指令運転時の交流よりも大きい交流がモータに供給さ
れ、モータが運転を開始するようになるので、モータの
運転が指令運転に到達するまでの立上がり時間の短縮を
図ることができる。

【００１５】また、モータの運転状態が指令運転時の指
令値以下の所定値となった時には、指令運転時の設定電
圧に等しい直流電圧がインバータ回路に与えられるよう
になる。したがって、このとき、インバータ回路により
ＰＷＭ制御する出力電力は、モータの運転指令がなされ
た時の出力電力よりも小さく、つまり、ＰＷＭ制御の１
パルスあたり制御できる出力電力は、運転指令がなされ
た時のそれよりも小さいので、位置決め精度の向上を図
ることができる。

【００１６】この場合、所定値を指令値に等しく設定
し、モータの運転状態が指令運転時の指令値となった時
に、指令運転時の設定電圧に等しい直流電圧がインバー
タ回路に与えられるように構成しても良い（請求項
２）。

【００１７】また、本発明のモータ駆動装置は、直流電
源回路と、この直流電源回路から与えられる直流電圧を
値の異なる直流電圧に変換可能な電圧変換回路と、この
電圧変換回路から与えられる直流を交流に変換してモー
タに供給するインバータ回路と、前記モータの運転状態
を検出して運転状態検出信号を出力する運転状態検出手
段と、この運転状態検出手段から与えられる運転状態検
出信号により前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御
手段とを備え、前記制御手段は、前記モータの運転指令
がなされた時には、前記インバータ回路のＰＷＭ制御の
デューティを一定にして指令運転時の設定電圧より大き
い直流電圧が前記インバータ回路に与えられるように前
記電圧変換回路を制御し、前記モータの運転状態が指令
運転時の指令値になるまで前記インバータ回路に与えら
れる直流電圧が連続的に変化するように前記電圧変換回
路を制御するように構成したところに特徴を有する（請
求項３）。

【００１８】上記構成のモータ駆動装置によれば、モー
タの運転指令がなされた時には、インバータ回路のＰＷ
Ｍ制御のデューティが一定にされ、指令運転時の設定電
圧より大きい直流電圧がインバータ回路に与えられるよ
うになる。したがって、このとき、インバータ回路から
指令運転時の交流よりも大きい交流がモータに供給さ
れ、モータが運転を開始するようになるので、請求項１
記載のものと同様の作用効果を得ることができる。

【００１９】また、モータの運転指令がなされた時から
モータの運転状態が指令運転時の指令値になるまで、イ
ンバータ回路に与えられる直流電圧は、連続的に変化す
るようになるので、オーバシュートを著しく小さくする
ことができる。

【００２０】この場合、直流電源回路を、交流電源から
与えられた交流電圧を倍電圧整流する倍電圧整流回路か
ら構成しても良い（請求項４）。また、その倍電圧整流
回路に、回生制御するためのスイッチング素子を備えて
も良い（請求項５）。

【００２１】また、電圧変換回路を、チョッパ回路から
構成し、そのスイッチング周波数をＰＷＭ制御の周波数
より大きく設定しても良い（請求項６）。さらに、その
チョッパ回路に用いられるフィルタの時定数を、制御系
に用いられるフィルタの時定数より大きく設定しても良
い（請求項７）。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て、図１および図２を参照して説明する。１００Ｖ（ボ
ルト）の交流電源２１の交流電源母線２２および２３
は、それぞれ直流電源回路２４の交流入力端子２４ａお
よび２４ｂに接続されている。この直流電源回路２４
は、基本的には２個のダイオード２５および２６と、２
個のコンデンサ２７および２８とがそれぞれブリッジ接
続されてなる周知の倍電圧整流回路２９から構成されて
いる。また、その倍電圧整流回路２９には、コンデンサ
３０が並列に接続されている。

【００２３】そして、上記ダイオード２５および２６に
は、それぞれ回生制御するためのスイッチング素子とし
てのＧＴＯサイリスタ３１および３２が逆並列に接続さ
れている。そして、直流電源回路２４の直流出力端子２
４ｃおよび２４ｄは、それぞれ直流電源母線３３および
３４を介して電圧変換回路３５の入力端子３５ａおよび
３５ｂに接続されている。

【００２４】電圧変換回路３５は、その入力端子３５ａ
と出力端子３５ｃとの間にＮＰＮ型トランジスタ３６お
よび平滑リアクトル３７が直列に接続されていると共
に、そのＮＰＮ型トランジスタ３６のエミッタと入力端
子３５ｂとの間にＮＰＮ型トランジスタ３８が接続さ
れ、さらに、出力端子３５ｃと出力端子３５ｄとの間に
コンデンサ３９が接続されて構成されている。また、各
トランジスタ３６および３８のコレクタ、エミッタ間に
はフライホイールダイオード４０および４１が並列に接
続されている。

【００２５】このとき、ＮＰＮ型トランジスタ３６、フ
ライホイールダイオード４０および平滑リアクトル３７
から降圧チョッパ回路４２が構成され、ＮＰＮ型トラン
ジスタ３８、フライホイールダイオード４１、平滑リア
クトル３７およびコンデンサ３９から昇圧チョッパ回路
４３が構成されている。尚、この降圧チョッパ回路４２
のスイッチング周波数は、後述するＰＷＭ制御の周波数
より大きく設定されている。そして、上記電圧変換回路
３５の出力端子３５ｃおよび３５ｄは、インバータ回路
４４の入力端子４４ａおよび４４ｂに接続されている。

【００２６】インバータ回路４４は、その入力端子４４
ａ、４４ｂ間にＮＰＮ型トランジスタ４５ａ〜４５ｃお
よび４５ｄ〜４５ｆが三相ブリッジ接続されて構成され
ている。各トランジスタ４５ａ〜４５ｆの各コレクタ、
エミッタ間にはフライホイールダイオード４６ａ〜４６
ｆがそれぞれ並列に接続されている。そして、トランジ
スタ４５ａおよび４５ｄの共通接続点は、インバータ回
路４４の出力端子４４ｃに接続され、トランジスタ４５
ｂおよび４５ｅの共通接続点は、出力端子４４ｄに接続
され、トランジスタ４５ｃおよび４５ｆの共通接続点
は、出力端子４４ｅに接続されている。

【００２７】ブラシレスモータ（以下、単にモータと称
する）４７はＵ相、Ｖ相およびＷ相からなる三相の固定
子巻線４８ａ〜４８ｃを有する固定子４８と、永久磁石
形の回転子（図示せず）とを備えている。そして、固定
子巻線４８ａ〜４８ｃの各一端子は共通に接続され、各
他端子はそれぞれインバータ回路４４の出力端子４４ｃ
〜４４ｅに接続されている。尚、この場合、モータ４７
は、定格２００Ｖ、出力１００Ｗのものである。

【００２８】また、上記モータ４７には運転状態検出手
段としてのエンコーダ４９が配設されている。このエン
コーダ４９は、回転子の回転位置および回転速度を検出
するためのもので、その回転位置に対応する回転位置検
出信号（パルス信号、本発明でいう運転状態検出信号）
を制御手段としての制御回路５０に出力するようになっ
ている。

【００２９】制御回路５０は、エンコーダ４９から与え
られた回転位置検出信号をカウントすることにより、モ
ータ４７の回転速度信号を得ると共に、上記回転位置検
出信号を演算することにより、上記各トランジスタ４５
ａ〜４５ｆに対する転流タイミング信号を得て、この転
流タイミング信号に基づいてモータ４７の回転速度が運
転指令たる速度指令値に追従するように、インバータ回
路４４をＰＷＭ制御すべく各トランジスタ４５ａ〜４５
ｆにベース信号（通電タイミング信号）Ｂａ〜Ｂｆを出
力するようになっている。この場合、制御回路５０は、
モータ４７の固定子巻線４８ａ〜４８ｃに正弦波電流が
供給されるように、ＰＷＭ制御を行うようになってい
る。

【００３０】また、制御回路５０は、上記各トランジス
タ３６および３８にベース信号（通電タイミング信号）
ＢｇおよびＢｈを出力し、それら各トランジスタ３６お
よび３８を通電制御すると共に、各ＧＴＯサイリスタ３
１および３２にゲート信号（通電タイミング信号）Ｇａ
およびＧｂを出力し、それら各ＧＴＯサイリスタ３１お
よび３２を通電制御するようになっている。

【００３１】次に、上記構成の作用について、図２も参
照して説明する。まず、制御回路５０は、例えば使用者
あるいは上位の制御装置などの外部から運転指令たる速
度指令値が与えられたと判断すると、インバータ回路４
４のＰＷＭ制御のデューティを例えば１００％に固定し
て一定にする。また、このとき、制御回路５０は、ゲー
ト信号ＧａおよびＧｂによってそれぞれＧＴＯサイリス
タ３１および３２をオフ状態にすると共に、ベース信号
Ｂｇによってトランジスタ３６をオン状態にし、ベース
信号Ｂｈによってトランジスタ３８をオフ状態にする。

【００３２】さて、このとき、交流電源２１から直流電
源回路２４に与えられている交流電圧が１００Ｖである
とすると、その１００Ｖの交流電圧は、直流電源回路２
４の倍電圧整流回路２９によって倍電圧整流され、コン
デンサ３０に直流電圧Ｅ１（２８２Ｖ）が得られ、この
直流電圧Ｅ１が電圧変換回路３５に与えられる。電圧変
換回路３５に与えられた直流電圧Ｅ１は、それぞれトラ
ンジスタ３６がオン状態、トランジスタ３８がオフ状態
にされていることから、電圧変換されることなく、イン
バータ回路４４に駆動電圧Ｅ２（＝Ｅ１）として与えら
れる。

【００３３】そして、制御回路５０は、インバータ回路
４４のＮＰＮ型トランジスタ４５ａ〜４５ｆに転流タイ
ミング信号をベース信号Ｂａ〜Ｂｆとして出力し、ＰＷ
Ｍ制御を行わずに、つまり、ＰＷＭ制御のデューティが
１００％の状態で、ＮＰＮ型トランジスタ４５ａ〜４５
ｆをオンオフ制御する。したがって、モータ４７の固定
子巻線４８ａ〜４８ｃの通電相には駆動電圧Ｅ２（＝Ｅ
１）が印加され、これによって、モータ４７の回転速度
が急激に上昇するようになる（図２中、実線参照）。

【００３４】次いで、制御回路５０は、エンコーダ４９
から与えられる回転位置検出信号に基づいて回転速度信
号を得て、モータ４７の回転速度が所定値たる速度指令
値に到達したと判断すると、ベース信号Ｂｇによってト
ランジスタ３６をオン状態とオフ状態とに交互に切換
え、トランジスタ３６のオンオフのデューティを５０％
に設定する（図２中Ｐ点参照）。これに応じて、電圧変
換回路３５に与えられた直流電圧Ｅ１は、直流電圧Ｅ１
／２（１４１Ｖ、本発明でいう設定電圧）に降圧され、
駆動電圧Ｅ２（＝Ｅ１／２）として、インバータ回路４
４に与えられる。そして、制御回路５０は、インバータ
回路４４に与えられた駆動電圧Ｅ２をＰＷＭ制御するこ
とによって、モータ４７の回転速度を速度指令値に追従
させ、通常運転（指令運転）に移行する。

【００３５】尚、図２には、比較のために、トランジス
タ３６のデューティを変更しなかった場合、つまり、ト
ランジスタ３６のデューティを１００％に維持した場合
における回転速度の変化を破線で示しており、これは、
オーバシュートが極めて大きくなっている。また、図２
の一点鎖線は従来例を示すもので、これは、モータ４７
が通常運転に到達するまでの立上がり時間が長くなって
いる。

【００３６】さて、ここで、位置決め制御について考え
る。２００Ｖ定格で出力１００Ｗのモータ４７を従来と
同様に８ビットでＰＷＭ制御するとすれば、従来と同様
に位置決め精度は約０．４％である。しかしながら、本
実施例においては、ＰＷＭ制御は、モータ４７が通常運
転に到達してから、つまり、インバータ回路４４の駆動
電圧Ｅ２が、運転開始時の１／２に降圧されてから開始
されるので、位置決め精度は、従来の１／２の約０．２
％となるものである。

【００３７】次いで、制御回路５０は、例えば外部から
運転停止指令が与えられたと判断すると、インバータ回
路４４のトランジスタ４５ａ〜４５ｆをオフさせる。こ
れにより、モータ４７の固定子巻線４８ａ〜４８ｆから
の回生電流はフライホイールダイオード４６ａ〜４６ｆ
を介してコンデンサ３９に供給される。そして、制御回
路５０は、トランジスタ３８をオンさせ、これにより、
コンデンサ３９から平滑リアクトル３７に電流が流れ、
その平滑リアクトル３７に電磁エネルギーが蓄積される
ようになる。

【００３８】そして、制御回路５０は、トランジスタ３
８をオフさせ、これにより、平滑リアクトル３７に蓄積
された電磁エネルギーは、ダイオード４０を介してコン
デンサ３０に充電され、直流電圧Ｅ１に昇圧される。そ
して、制御回路５０は、ＧＴＯサイリスタ３１および３
２を交互にオンさせ、ＧＴＯサイリスタ３１がオンのと
きにはコンデンサ２７から交流電源２１に電流が流れ、
ＧＴＯサイリスタ３２がオンのときにはコンデンサ２８
から交流電源２１に電流が流れ、これにより、モータ４
７の回生制動に応じて発生した電力が、交流電源２１に
蓄積されるようになる。

【００３９】このように第１実施例によれば、制御回路
５０に速度指令値が与えられた時には、インバータ回路
４４のＰＷＭ制御のデューティが一定にされ、通常運転
時の設定電圧である直流電圧Ｅ１／２より大きい直流電
圧Ｅ１がインバータ回路４４に与えられ、それに応じ
て、モータ４７に通常運転時よりも高電圧が与えられる
ようしたので、モータ４７の回転速度が従来のものより
も早く速度指令値に到達するようになり、よって、速度
指令値に到達するまでの立上がり時間の短縮を図ること
ができる。

【００４０】また、モータ４７の回転速度が速度指令値
に到達した時には、通常運転時の設定電圧に等しい直流
電圧Ｅ１／２がインバータ回路４４に与えられ、このと
き、ＰＷＭ制御が開始されるようにしたので、従来のも
のよりも位置決め精度の向上を図ることができる。

【００４１】また、直流電源回路２４を、倍電圧整流回
路２９を備えて構成したので、簡単な構成によって、イ
ンバータ回路４４に供給される通常運転時の設定電圧よ
り大きい直流電圧を生成することができる。

【００４２】また、その倍電圧整流回路２９のダイオー
ド２５および２６にＧＴＯサイリスタ３１および３２を
逆並列に接続したので、モータ４７の回生制動に応じて
発生した電力を交流電源２１に蓄積することができる。

【００４３】さらに、電圧変換回路３５において、降圧
チョッパ回路４２を用い、そのスイッチング周波数をＰ
ＷＭ制御の周波数より大きく設定したので、簡単な構成
によって、しかも、ＰＷＭ制御に与える影響を小さくし
て、電圧変換制御を行うことができる。

【００４４】次に、本発明の第２実施例について、図３
を参照して説明する。尚、第１実施例と同一部分には同
一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分につい
て説明する。この第２実施例においては、モータ４７の
回転速度が速度指令値の例えば８０％の値（所定値）に
到達したと判断した時にトランジスタ３６のデューティ
を５０％に設定変更するようにしている（図３中Ｑ点参
照）。この第２実施例は、モータ４７の慣性効率（イナ
ーシャ）が第１実施例よりも比較的大きな場合であり、
このようにすれば、オーバシュートを小さくすることが
できる。

【００４５】尚、このトランジスタ３６のデューティを
５０％に設定変更するタイミングは、モータ４７の慣性
効率に応じて、適宜、決定すれば良いものである。すな
わち、慣性効率が比較的大きいものであれば、速度指令
値への到達率が比較的小さいタイミングでトランジスタ
３６のデューティを設定変更し、一方、慣性効率が比較
的小さいものであれば、速度指令値への到達率が比較的
大きいタイミングでデューティを設定変更すれば良く、
これにより、オーバシュートを小さくでき、モータ４７
の回転速度をより早く速度指令値に収束させることがで
きる。

【００４６】次に、本発明の第３実施例について、図４
および図５を参照して説明する。尚、第１実施例と同一
部分には同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる
部分について説明する。この第３実施例においては、第
１実施例で説明した制御回路５０に代えて、制御回路５
１により、直流電源回路２４、電圧変換回路３５および
インバータ回路４４を制御している。この制御回路５１
は、位置速度変換回路５２と、比較回路５３と、ＰＩ
（比例積分）演算回路５４とを備えている。

【００４７】位置速度変換回路５２は、モータ４７の回
転子の回転位置を検出する運転状態検出手段としての位
置センサ５５から与えられた回転位置検出信号を回転速
度信号に変換して、その回転速度信号を比較回路５３に
出力するようになっており、この場合、その位置センサ
５５は、例えばホールＩＣから構成されている。尚、制
御回路５１は、位置センサ５５から与えられる回転位置
検出信号に基づいて、前述した制御回路５０と同様に、
ベース信号Ｂａ〜Ｂｆを出力するようになっている。

【００４８】比較回路５３は、速度指令値と位置速度変
換回路５２から与えられた回転速度信号とを比較して偏
差を算出し、その偏差をＰＩ演算回路５４に出力するよ
うになっている。ＰＩ演算回路５４は、比較回路５３か
ら与えられた偏差を比例積分し、その比例積分した結果
に基づいて、電圧変換回路３５におけるトランジスタ３
６のデューティを制御するようになっている。

【００４９】また、電圧変換回路３５において、平滑リ
アクトル３７およびコンデンサ３９から構成されるフィ
ルタの時定数は、制御系たるＰＩ演算回路５４内のフィ
ルタの時定数より大きく設定されている。具体的には、
電圧変換回路３５における応答時間がＰＩ演算回路５４
における遅れ時間に対して略１／２となるようにフィル
タの時定数が設定されている。

【００５０】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、制御回路５１は、運転指令として速度指令値が与
えられた時には、トランジスタ３６のデューティを１０
０％に設定し、インバータ回路４４に直流電圧Ｅ１が与
えられるように電圧変換回路３５を制御する。これによ
り、モータ４７が高電圧で運転を開始するようになる。

【００５１】次いで、制御回路５１は、モータ４７の運
転に伴って回転速度が連続的に上昇することに応じて、
トランジスタ３６のデューティを１００％から５０％ま
で連続的に変化させ、最終的に、指令運転時にはトラン
ジスタ３６のデューティが５０％となるように、つま
り、インバータ回路４４に指令運転時の設定電圧である
直流電圧Ｅ１／２が与えられるように電圧変換回路３５
を制御する。

【００５２】このように第３実施例は、回転速度が連続
的に上昇することに応じて、インバータ回路４４に与え
られる直流電圧ひいてはモータ４７に与えられる電圧が
連続的に降圧チョッパ制御されるものであって、回転速
度の速度指令値に対する到達率に基づいて所定のタイミ
ングで瞬間的に降圧制御される第１実施例とは異なって
いる。

【００５３】この第３実施例においても、第１実施例と
同様の作用効果を得ることができることは勿論、オーバ
シュートを著しく小さくすることができる。また、平滑
リアクトル３７およびコンデンサ３９から構成されるフ
ィルタの時定数をＰＩ演算回路５４内のフィルタの時定
数より大きく設定したので、ＰＩ演算制御に与える影響
を小さくして、チョッパ制御を行うことができる。

【００５４】尚、上記第３実施例では、モータ４７の回
転位置検出信号から回転速度信号を算出し、その回転速
度信号と速度指令値とを比較して、回転速度が速度指令
値に一致するようにＰＩ演算制御によりチョッパ制御を
行っているが、これに代わって、モータ４７の二相の負
荷電流を検出し、これらの負荷電流から回転座標系を用
いてトルク電流を検出し、そのトルク電流と運転指令た
るトルク指令値とを比較して、トルク電流がトルク指令
値に一致するようにＰＩ演算制御によりチョッパ制御を
行うように構成しても良い。

【００５５】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のでなく、次のように変形または拡張することができ
る。運転指令が与えられた時に、ＰＷＭ制御のデューテ
ィを１００％に限ることなく、所定の比率に設定しても
良い。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載のモータ駆動装置によれば、モータの運転指
令がなされた時には、インバータ回路のＰＷＭ制御のデ
ューティが一定にされ、指令運転時の設定電圧より大き
い直流電圧がインバータ回路に与えられ、それに応じ
て、インバータ回路から指令運転時の電圧より大きい電
圧がモータに供給され、モータが運転を開始するように
なるので、モータの運転が指令運転に到達するまでの立
上がり時間の短縮を図ることができる。

【００５７】また、モータの運転状態が指令運転時の指
令値以下の所定値となった時には、インバータ回路のＰ
ＷＭ制御のデューティが下げられ、指令運転時の設定電
圧に等しい直流電圧がインバータ回路に与えられ、この
とき、インバータ回路の出力電力は、モータの運転指令
がなされた時の出力電力よりも小さく、ＰＷＭ制御の１
パルスあたり制御できる出力電力は、運転指令がなされ
た時のそれよりも小さくなるので、従来のものよりも位
置決め精度の向上を図ることができる。

【００５８】請求項２記載のモータ駆動装置によれば、
所定値を指令値に等しく設定したので、慣性効率が比較
的小さいモータの場合に、立上がり時間の短縮を図りつ
つも、オーバシュートを小さくすることができる。

【００５９】請求項３記載のモータ駆動装置によれば、
モータの運転指令がなされた時には、インバータ回路の
ＰＷＭ制御のデューティが一定にされ、指令運転時の設
定電圧より大きい直流電圧がインバータ回路に与えら
れ、インバータ回路から指令運転時の電圧より大きい電
圧がモータに供給され、モータが運転を開始するように
なるので、請求項１のものと同様に、モータの運転が指
令運転に到達するまでの立上がり時間の短縮を図ること
ができる。

【００６０】また、モータの運転指令がなされた時から
モータの運転状態が指令運転時の指令値になるまで、イ
ンバータ回路に与えられる直流電圧が連続的に変化する
ので、オーバシュートを著しく小さくすることができ
る。

【００６１】請求項４記載のモータ駆動装置によれば、
直流電源回路を倍電圧整流回路から構成したので、簡単
な構成によって、交流電源が出力する交流電圧からその
交流電圧より大きい直流電圧を生成することができる。

【００６２】請求項５記載のモータ駆動装置によれば、
倍電圧整流回路に回生制御するためのスイッチング素子
を設けたので、回生制御するときに、モータの回生制動
に応じて発生した電力を交流電源に蓄積することができ
る。

【００６３】請求項６記載のモータ駆動装置によれば、
電圧変換回路をチョッパ回路から構成し、そのスイッチ
ング周波数をＰＷＭ制御の周波数より大きく設定したの
で、簡単な構成によって、しかも、ＰＷＭ制御に与える
影響を小さくして、電圧変換制御を行うことができる。

【００６４】請求項７記載のモータ駆動装置によれば、
チョッパ回路に用いるフィルタの時定数を制御系に用い
るフィルタの時定数より大きく設定したので、制御系に
与える影響を小さくして、チョッパ制御を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電気回路図

【図２】回転速度の時間変化を示す図

【図３】本発明の第２実施例を示す図２相当図

【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図５】ブロック構成図

【図６】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、２１は交流電源、２４は直流電源回路、２９は
倍電圧整流回路、３１、３２はＧＴＯサイリスタ（スイ
ッチング素子）、３５は電圧変換回路、４２は降圧チョ
ッパ回路（チョッパ回路）、４４はインバータ回路、４
７はモータ、４９はエンコーダ（運転状態検出手段）、
５０は制御回路（制御手段）、５１は制御回路（制御手
段）、５５は位置センサ（運転状態検出手段）である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源回路と、 この直流電源回路から与えられる直流電圧を値の異なる
   直流電圧に変換可能な電圧変換回路と、 この電圧変換回路から与えられる直流を交流に変換して
   モータに供給するインバータ回路と、 前記モータの運転状態を検出して運転状態検出信号を出
   力する運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段から与えられる運転状態検出信号
   により前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御手段と
   を備え、 前記制御手段は、前記モータの運転指令がなされた時に
   は、前記インバータ回路のＰＷＭ制御のデューティを一
   定にして指令運転時の設定電圧より大きい直流電圧が前
   記インバータ回路に与えられるように前記電圧変換回路
   を制御し、前記モータの運転状態が前記指令運転時の指
   令値以下の所定値となった時には、前記インバータ回路
   のＰＷＭ制御のデューティを下げて前記設定電圧に等し
   い直流電圧が前記インバータ回路に与えられるように前
   記電圧変換回路を制御するように構成されていることを
   特徴とするモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 所定値は、指令値に等しく設定されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 直流電源回路と、 この直流電源回路から与えられる直流電圧を値の異なる
   直流電圧に変換可能な電圧変換回路と、 この電圧変換回路から与えられる直流を交流に変換して
   モータに供給するインバータ回路と、 前記モータの運転状態を検出して運転状態検出信号を出
   力する運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段から与えられる運転状態検出信号
   により前記インバータ回路をＰＷＭ制御する制御手段と
   を備え、 前記制御手段は、前記モータの運転指令がなされた時に
   は、前記インバータ回路のＰＷＭ制御のデューティを一
   定にして指令運転時の設定電圧より大きい直流電圧が前
   記インバータ回路に与えられるように前記電圧変換回路
   を制御し、前記モータの運転状態が指令運転時の指令値
   になるまで前記インバータ回路に与えられる直流電圧が
   連続的に変化するように前記電圧変換回路を制御するよ
   うに構成されていることを特徴とするモータ駆動装置。
4. 【請求項４】 直流電源回路は、交流電源から与えられ
   た交流電圧を倍電圧整流する倍電圧整流回路から構成さ
   れていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載のモータ駆動装置。
5. 【請求項５】 倍電圧整流回路は、回生制御するための
   スイッチング素子を備えていることを特徴とする請求項
   ４記載のモータ駆動装置。
6. 【請求項６】 電圧変換回路は、チョッパ回路から構成
   され、そのスイッチング周波数は、ＰＷＭ制御の周波数
   より大きく設定されていることを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれかに記載のモータ駆動装置。
7. 【請求項７】 チョッパ回路に用いられるフィルタの時
   定数は、制御系に用いられるフィルタの時定数より大き
   く設定されていることを特徴とする請求項６記載のモー
   タ駆動装置。