JPS6041557B2 - モ−タの速度制御装置 - Google Patents

モ−タの速度制御装置

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JPS6041557B2
JPS6041557B2 JP56187179A JP18717981A JPS6041557B2 JP S6041557 B2 JPS6041557 B2 JP S6041557B2 JP 56187179 A JP56187179 A JP 56187179A JP 18717981 A JP18717981 A JP 18717981A JP S6041557 B2 JPS6041557 B2 JP S6041557B2
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pulse
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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)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はモー夕の速度制御装置に係り、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
ータの速度制御に好適なパルス幅変調(PWM)方式の
速度制御装置に関する。
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と周波数発電機4とは連動
しており、周波数発電機4はモ−夕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
カゥンタ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は鏡歯状
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‘こトリガ
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。これな鋸歯状波発生回路1
0の鋸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はこれらの信号を絹合せて
得られる所定角度づつ異なる位相を持つ駆動角制御信号
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、モータ2の各コイル2A、2B、2C
に騒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、周波数−電圧変換利得を変更しようとすれば、周波
数−電圧変換回路の出力部に直流増幅器を付加すること
が必要になり、また速度制御を考慮すると、直流増幅器
は制御用直流電位点を中心に増幅動作を行わせる必要が
ある。
そこで、この発明は、制御系の総合利得を直流増幅器を
付加することなく行なえるようにしたモータの速度制御
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、モータの回転速度に応じて得ら
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、この鏡歯状波発生
回路が出力する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、前記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
圧とを組み合わせ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、一定周波数
の電圧波形を発生する基準発振回路と、この基準発振回
路が出力する前記電圧波形の振幅を外部から可変設定す
る振幅設定回路と、この振幅設定回路で振幅が設定され
た前記電圧波形と前記サンプルホールド回路が出力する
保持電圧とを比較しパルス幅変調によって前記サンプル
ホールド回路が出力する前記保持電圧レベルに応じたパ
ルス幅の速度制御パルスを形成する比較器と、この比較
器が発生する前記速度制御パルスに応じて前記駆動角制
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速度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13の保持出力
並びにその発生点しベルは駆動信号発生回路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つの鏡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120o の位相推移
が形成される。この電圧出力は鏡歯状波発生回路10が
発生する鋸歯状波出力とともに移相回路22に与えられ
、サンプルホールド出力と前記分割電圧出力の比較に基
づき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びづつ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、速度制
御部26で制御処理がされた後、駆動部16の各駆動回
路16A、16B、16Cに与えられる。速度制御部2
6には、電圧波形の立ち上がりが時間関数で与えられる
とともに、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発波等の電圧波
形を発生する電圧波形発生回路28が設けられている。
即ち、この電圧波形発生回路28に設けられている基準
発生回路3川ま、前記電圧波形の基準電圧波形を発振し
、この基準電圧波形は、この実施例の場合、可変抵抗3
2で構成されている振幅設定回路34で外部より振幅が
任意に可変設定されるように成っている。このようにし
て振幅が設定された電圧波形は、コンデンサ36を介し
て中点電位設定用の抵抗37、38の接続点に印加され
て中点電位が設定された後、さらにバッファ回路39を
介して前記周波数−電圧変換出力とともに比較器40に
与えられ、周波数−電圧出力は電圧波形によってパルス
幅変調が施されて電圧レベルに応じたパルス幅を持つス
イッチングパルスに変換される。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42A、4
2B、42Cに前記駆動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、又は前記振幅設定よっては
連続したパルス信号に変換されて駆動部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が駆動回路16A、16B、16Cを介し
て印加されている。以上の構成に基づき、その動作を第
3図ないし第5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は鏡歯状波発生回路10の出力波形を示している。C
において、Vph,、Vph2及びVph3は周波数−
電圧変換回路8の出力、VLは鋸歯状波の発生点しベル
、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の各パルスの前緑部はそれ
ぞれ1200の位相推移となり、またそれぞれの後縁部
は1200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は電圧波形発生
回路28の出力波形を示し、Vph.、Vph2及びV
ph3は、第3図CのVph,、Vph2及びVph3
を重ね合わせて表示したものである。
Jは1に示す鏡歯状波及び電圧Vph,、Vph2及び
Vph3の入力により比較器40がパルス幅変調で形成
する速度制御パルスを示している。
このパルスはF′、〇及びH′に示す駆動角制御信号と
ともにAND回路42A、42B及び42Cに与えられ
、各駆動角制御信号は速度制御パルスとの論理積によっ
てK、L及びMに示す断続信号又は連続した信号に変換
される。第5図は可変抵抗32を操作して電圧波形発生
回路28の出力波形の振幅を第4図の場合の1/2にし
た場合を示している。
1′はその鋸歯状波、Vph,、Vph2及びVph3
は同様に周波数−電圧変換出力を示している。
J′は第4図のJに対応しており、両者の比較より明ら
かなように速度制御パルスのパルス幅は振幅の操作で1
/2に成っていることが分る。
この結果、第4図K、L及びMの駆動角制御信号波形は
K′、L′及びM′に示すように変更されている。この
ようにモー夕2の駆動部16には、電圧波形発生回路2
8の出力波形の振幅を外部から任意に設定することによ
り速度制御パルスのパルス幅変換効率を変更して与える
ことができる。ここで、周波数−電圧変換出力が0なし
、し電源電圧Vcc(V)のダイナミックレンジがある
場合、前記電圧波形の振幅が0なし、し電源電圧Vcc
(V)の変化が可能なとき、この制御系の電圧系及び時
間系の変換効率を100%、利得をGaとする。このと
き、前記電圧波形の振幅を1/2にすれば、前記変換効
率は200%(ダイナミックレンジ50%)となり、利
得はめaと成る。即ち、電圧波形発生回路28の出力電
圧波形の振幅に反比例して変換効率が上がることに成り
、しかも、変換効率を電圧波形の振幅を調整して任意に
設定することができる。一般に、周波数発電機4の出力
信号からモータ2に至る利得Gは、周波数−電圧変換利
得Gfv、速度制御部26のパルス幅変換部分の利得G
a及び駆動部1 6の利得Gdの積(G=Gfv・Ga
・Gd)で与えられる。周波数−電圧変換利得Cfvは
、周波数−電圧変換回路8の変換機構から変更すること
が困難であり、また駆動部16の利得Cdの変更は電源
電圧に関わるため制限される。このため、従来では周波
数−電圧変換出力を直流増幅して総合利得を変える方法
が採られていたが、この発明では実施例から明らかなよ
うに、直流増幅器等を付加することなく、電圧波形の振
幅を変化するのみで、総合利得を任意に変更することが
できる。
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相モードLこも適用でき、し
かも、説明を簡単にするため、駆動角制御信号を12び
づつ位相推移した形に設定したが、三相の場合、6ぴづ
つの位相推移を持つ信号を用いて構成した場合でも同様
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、従来、周波数
−電圧変換出力を直流増幅して総合利得を変える方法が
採られていたのに対し、直流増幅器等を付加することな
く電圧波形の振幅を変化するのみで、総合利得を任意に
変更し、かつ設定できるとともに、構成の簡略化を図る
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角制御装置のブロッ
ク図、第2図はこの発明のモータの速度制御装置の実施
例を示すブロック図、第3図、第4図及び第5図はその
動作波形を示す説明図である。 2・・・・・・モ−夕、6・・・・・・パルス変換回路
としてのプログラムカゥンタ、8・・・・・・周波数一
驚圧変換回路、10・・・・・・錠歯状波発生回路、1
2・・・・・・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・・・・・・速度制御部、28
・・・・・・電圧波形発生回路、30…・・・基準発振
回路、34・・・…振幅設定回路、40・・・・・・比
較器、42A、42B、42C・・・・・・波形変換回
路としてのAND回路。 第1図 図 N 職 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 モータの回転速度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、前記サ
    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を組み合わせて
    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、一定周波数の電圧波形を発生す
    る基準発振回路と、この基準発振回路が出力する前記電
    圧波形の振幅を外部から可変設定する振幅設定回路と、
    この振幅設定回路で振幅が設定された前記電圧波形と前
    記サンプルホールド回路が出力する前記保持電圧とを比
    較しパルス幅変調によつて前記サンプルホールド回路の
    出力保持電圧レベルに応じたパルス幅の速度制御パルス
    を形成する比較器と、この比較器が発生する前記速度制
    御パルスに応じて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
    タの速度制御装置。
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