JPS6040277B2 - モ−タの駆動制御装置 - Google Patents

モ−タの駆動制御装置

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JPS6040277B2
JPS6040277B2 JP56187177A JP18717781A JPS6040277B2 JP S6040277 B2 JPS6040277 B2 JP S6040277B2 JP 56187177 A JP56187177 A JP 56187177A JP 18717781 A JP18717781 A JP 18717781A JP S6040277 B2 JPS6040277 B2 JP S6040277B2
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清 西村
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Rohm Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はモータの駆動制御装置に係り、特に、ビデオ
テープレコーダ、ターンテーブル等に用いられる多相モ
ータの駆動制御に好適なパルス幅変調(PWM)方式の
駆動制御装置に関する。
第1図は三相モータの駆動制御装置の基本的構成を示し
ている。すなわち、モータ2の周波数発電機4とは連動
しており、周波数発電機4はモータ2の回転速度に比例
する周波数を持つ交流信号(周波数信号)を発生する。
この周波数信号はパルス変換回路としてのプログラムカ
ウンタ6でパルスに変換されて周波数−電圧変換回路8
に入力されている。周波数−電圧変換回路8は鋸歯状波
発生回路10とサンプルホールド回路12とから構成さ
れ、前記パルスは鋸歯状波発生回路10にトリガ信号と
して与えられると同時に、サンプルホールド回路12に
サンプルパルスとして与えられる。
鋸歯状波発生回路10は前記パルスに同期してその同期
に比例した波高値を持つ鋸歯状波を順次発生し、一方サ
ンプルホールド回路12は鋸歯状波発生回路10が発生
する鏡歯状波の波高値を順次更新しつつ保持するととも
に、その保持電圧を出力する。この電圧出力は鋸歯状波
の波高値が前記周期に比例していることから周波数−電
圧変換出力と成っている。これら鋸歯状波発生回路10
の鏡歯状波出力及びサンプルホールド回路12の電圧出
力は駆動角制御信号発生回路14に与えられる。この駆
動角制御信号発生回路14は、これらの信号を組合わせ
て得られる所定角度づっ異なる位相をもつ駆動角制御信
号を発生し、この駆動角制御信号は駆動部16に相毎に
設けられた駆動回路16A,16B,16Cで増幅等の
処理を施された後、モー夕2の各コイル2A,2B,2
Cに駆動角制御入力として個別に与えられる。
また、各駆動回路16A,16B,16Cには駆動制御
入力としてサンプルホールド回路12の出力が与えられ
ており、各コイル2A,2B,2Cに与える駆動角制御
入力がサンプルホールド回路12の出力電圧で制御され
るように成っている。
このように構成された駆動制御装置の場合、モータ2の
駆動力はリニア動作として与えられているため、例えば
段階的な速度制御を必要とする場合、駆動部16の電源
電圧に対する駆動電圧降下分と駆動電流の積分に相当す
る分が無効電力として損失する。
即ち、周波数−電圧変換出力で与えられるモータ2の印
加電圧Vmと電源電圧Vccの電圧差(Vcc−Vm)
と、モータ2の駆動電続五mの積(Vcc−Vm)lm
が電力損失となり、モ−夕2の駆動力はVm・lmで与
えられる。この関係から効率を良くするためには、Vm
をVccに近づければ良いが、制御範囲から限度があり
、高効率を維持することは困難である。また、このよう
な損失は駆動部16の放熱設計並びに許容熱損失能力の
拡大に関係し、駆動部16を大容量、大型化する原因に
なっている。そこで、この発明は、電力損失を削減する
とともに、駆動部の小容量、小型化を図ったモータの駆
動制御装置を提供しようとするものである。
すなわち、この発明は、モータの回転に応じて得られた
信号をパルスに変換するパルス変換回路と、このパルス
変換回路が出力する前記パルスに同期して鋸歯状波電圧
を発生する鋸歯状波発生回路と、この鋸歯状波発生回路
が出力する前記鋸歯状波電圧を前記パルス変換回路が出
力する前記パルスに同期して保持するサンプルホールド
回路と、このサンプルホールド回路が出力する保持電圧
を一定の比率で分圧して得た電圧と前記鋸歯状波電圧と
の組み合わせによって特定の位相を持つ複数の駆動角制
御信号を発生する駆動角制御信号発生回路と、前記サン
プルホールド回路が出力する保持電圧に応じて振幅が与
えられかつ前記銭歯状波電圧より高い周波数の基準電圧
波形出力を発生する基準発振回路と、この基準発振回路
の出力基準電圧波形と基準直流電圧とを比較して得られ
るパルス幅変調によって基準直流電圧値に応じたパルス
幅のスイッチングパルスを形成る比較器と、この比較器
より出刀されるスイッチングパルスに応動して前記駆動
角制御信号発生回路の出力駆動角制御信号を断続信号に
変換する波形変換回路とから構成したことを特徴とする
ものである。以下、この発明の実施例を図面を参照して
詳細に説明する。第2図はこの発明のモータの駆動制御
装置の実施例を示し、第1図と同一部分には同一符号が
付してある。
第1図において、サンプルホールド回路12の保持出力
並びにその発生点しベルは駆動角制御信号発生回路14
の電圧分割回路20で位相設定に応じて分割される。
この場合、1つの鋸歯状波入力の同期を360oに設定
し、例えば三相の場合、発生点しベルから波高値に至る
電圧を3等分することによって1200毎の位相推移が
形成される。この電圧出力は鋸歯状波発生回路10が発
生する鎖歯状波出力とともに移相回路22に与えられ、
サンプルホールド回路出力と前記分割電圧出力の比較に
基づいて、120o毎の位相推移を持つ移相信号が形成
され、駆動角制御信号形成回路24に入力されている。
駆動角制御信号形成回路24は、移相信号入力に基づい
て、例えば、12びづっの位相推移を持つ駆動角制御信
号を形成する。この駆動角制御信号は、一定の位相推移
とともに所定の駆動力を得るに必要なパルス幅を持つ矩
形波パルスで与えられている。この駆動角制御信号は、
駆動制御部26で制御処理された後、駆動部16の各駆
動回路16A,16B,16Cに与えられる。駆動制御
部26にはサンプルホールド回路12の出力電圧で振幅
、即ち、波高値が与えられる基準周波数信号を発生する
基準発振回路28が設けられており、この基準発振回路
28は鋸歯状波発生回路10の出力周波数より高い周波
数の鋸歯状波、三角波又は指数関数彼等の電圧波形から
なる基準周波数信号を発生する。
この出力は基準電源30で設定される直流基準電圧Vo
とともに比較器32に与えられ、直流基準電圧Voは基
準周波数信号によってパルス幅変調が施され、電圧値に
応じたパルス幅を持つスイッチングパルスに変調される
。このパルスは、各相毎に設けられた波形変換回路とし
てのAND回路34A,348,34Cに前記駆動角制
御信号とともに入力され、両信号の論理積によって断続
信号に変換された駆動角制御信号が駆動部16に入力さ
れている。
この場合、モータ2の各コイル2A,2B,2Cには電
源電圧Vccが直接又はコイルを通して印加されるもの
である。以上の構成において、その動作を第3図及び第
4図に示す動作波形を参照して説明する。
第3図において、Aは周波数発電機4の出力波形、Bは
プログラムカウンタ6によって得られるその変換出力、
Cは鋸歯状波発生回路10の出力波形を示している。
Cにおいて、Vph,,Vph2及びVph3はサンプ
ルホールド回路12の保持出力、VLは発生点しベル、
V,,V2は電圧分割回路20における分割電圧レベル
を示している。
D,Eは電圧分割出力に基づいて移相回路22で形成さ
れる移相信号を示し、D,Eの各パルスの前縁部はそれ
ぞれ1200の位相推移と成り、それぞれの後綾部は3
60o に成っている。
F,G及び日は駆動角制御信号形成回路24におけるD
及びEの移相信号の組合せによって得られた駆動角制御
信号を示し、各パルスは3600を3等分した形に成っ
ていることが分る。第4図において、1は基準発振回路
28の出力波形を示し、一点鎖線Vph,′,Vph2
′及びVph3′は前記第3図CのVph,,Vph2
及びVph3を拡大して表示したもので、それぞれの変
化は前記変化に対応し、Voは基準電源30で設定され
る直流基準電圧である。
1において、Vph′,Vph2′及びVph3′の各
レベルはVph3′>Vph2′>Vph,′で、基準
発振周波数出力の波高値と成っている。
Jは比較器32のパルス幅変調によって与えられるスイ
ッチングパルスを示し、各パルスのパルス幅は前記レベ
ルVph,′,Vph2′及びVph3′に対応した値
に成っている。
モータ2の駆動力はパルス幅で与えられるため、この場
合、Jの各区間T,,T2,T3の駆動力は各レベルに
応じて1/4,3/4,7/8と成る。従って、モータ
2の速度設定は基準電源30の直流基準電圧Voの値を
可変設定することにより行うことができる。F′,G′
及びH′は第3図F,C及び日に示す波形の時間軸を拡
大して示した波形であり、K,L及びMはJに示す波形
とF′,G′及びH′に示す波形とのAND回路34A
,34B及び34Cによる論理積によって断続信号に変
換された駆動角制御信号を示している。
このようにモータ2の駆動部16には、パルス幅変調並
びに波形変換によって断続信号に変換された駆動角制御
信号が与えられている。
ここで、駆動回路16A,16B及び16Cにおける駆
動用トランジスタの飽和電圧をVsat、パルス幅変調
(PWM)パルスのパルス周期をTs、駆動角制御信号
時間をTcとすれば、駆動回路16A,16B,16C
によって与えられるモータ駆動力は(Vcc−Vsat
)・lm・Tc/Tsで与えられ、電力損失は駆動用ト
ランジスタの飽和損失lm・Vsat・Tc/Tsのみ
となり、従って、高効率駆動が実現できる。この結果、
駆動部16の小容量、小型化とともに、駆動電源にバッ
テリを使用する場合、その駆動時間を延ばすことができ
、しかも、回路のに化においてはパッケージパワーが少
なくできる利点が得られるものである。
なお、実施例では三相モータの場合について説明したが
、この発明は三相以上の多用モータにも適用でき、しか
も、説明を簡単にするため、駆動角制御信号を12ぴづ
つ位相推移した形に設定したが、三相の場合、6びづつ
の位相推移を持つ信号を用いて構成した場合でも同機に
適用できることは言うまでもない。
以上説明したように、この発明によれば、振幅が固定さ
れた基準電圧波形とモー夕の回転に応じて得られる直流
電圧とを比較して制御する場合に比較して、基準発振回
路の基準電圧波形の波高値をモータの回転に応じて制御
することにより、基準電圧と基準電圧波形との比較が基
準電圧波形の範囲で行われるので、常に、駆動角制御信
号の断続化が行われる結果、駆動部の電力損失の大幅な
削減が図れるとともに、その小容量、小型化を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は三相モータの一般的な駆動制御装置のフロック
図、第2図はこの発明のモータの駆動制御装置の実施例
を示すブロック図、第3図及び第4図はその動作波形を
示す説明図である。 2・・・・・・モー夕、8・・・・・・周波数−電圧変
換回路、10・・・・・・鋸歯状波発生回路、12・・
・・・・サンプルホールド回路、14・・・…駆動角制
御信号発生回路、20・・・・・・電圧分割回路、22
・・・・・・移相回路、24・・・…駆動角制御信号形
成回路、26……駆動制御部、28・・・・・・基準発
振回路、30…・・・基準電源、32…・・・比較器、
34A,348,34C・…・・波形変換回路としての
AND回路。 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 モータの回転に応じて得られた信号をパルスに変換
    するパルス変換回路と、このパルス変換回路が出力する
    前記パルスに同期して鋸歯状波電圧を発生する鋸歯状波
    発生回路と、この鋸歯状波発生回路が出力する前記鋸歯
    状波電圧を前記パルス変換回路が出力する前記パルスに
    同期して保持するサンプルホールド回路と、このサンプ
    ルホールド回路が出力する前記保持電圧を一定の比率で
    分圧して得た電圧と前記鋸歯状波電圧との組合わせによ
    つて特定の位相を持つ複数の駆動角制御信号を発生する
    駆動角制御信号発生回路と、前記サンプルホールド回路
    が出力する前記保持電圧に応じて振幅が与えられかつ前
    記鋸歯状波電圧より高い周波数の基準電圧波形を発生す
    る基準発振回路と、この基準発振回路が出力する前記基
    準電圧波形と基準直流電圧とを比較しパルス幅変調によ
    り基準直流電圧値に応じたパルス幅のスイツチングパル
    スを形成する比較器と、この比較器が出力する前記スイ
    ツチングパルスに応動して前記駆動角制御信号発生回路
    が出力する前記駆動角制御信号を断続信号に変換する波
    形変換回路とから構成したことを特徴とするモータの駆
    動制御装置。
JP56187177A 1981-11-21 1981-11-21 モ−タの駆動制御装置 Expired JPS6040277B2 (ja)

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