JPS62254697A

JPS62254697A - モ−タ駆動回路

Info

Publication number: JPS62254697A
Application number: JP61096002A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ono; 裕小野; Mitsuhiro Nikaido; 二階堂　光宏
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1987-11-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は磁気誘導子型モータの制御に用いられるセータ
駆動回路に関する。

（従来の技術）本出願人は、トルクむらが少なく出力トルクの大きさを
任意に制御できるモータ駆動回路を実願昭５９−１９１
０３０号として提案している。

第５図はこのようなモータ駆動回路の一例を示す構成図
である。図において、ｌは２相励磁形のパルスモータ、
２はこのパルスモータ１Ｋｔｌ続され、パルスモータｌ
の回転角θに応じた出力信号８ｆを発生する高分解能の
エンコーダ、３はこのエンコーダ２の出力Ｓｆからパル
スモータ１の磁極に対する回転角θｍを算出する角度演
算回路、４はこの回転角θｍＫ応じて互いに９Ｇ＠の位
相差を有する正弦波信号８ｓ、Ｓｃを発生する関数発生
回路、５．６は制御信号８ｉの大きさに応じて正弦波信
号ｓｓ、８ｃの振幅を変化させる掛算器、７．８は電力
増幅器である。電力増幅器７．８の出力ＩＡ、ＨＩはそ
れぞれパルスモータ１の電機子コイル忙供給されている
。すなわち、パルスモータＩＫおケル回に子の位置は、
エンコーダ２および角度演算回路３によって検出され、
その位Ｒ（回転角θｍ）Ｋ応じた励磁電流ＩＡ、ＩＢが
それぞれの電機子コイルに供給されている。

ここで、関数発生回路４の出力ａｓ、　Ｓｅの大きさは
、Ｓｓ　＝　ａｉｎ　（θｍ十π／２）Ｓｃ　＝＝　ｃｎｓ　（θｍ十π／２）であり、制御信
号Ｓｉの大きさを■０とした時の、パルスモータｌの電
機子コイルに供給される励磁電流ＩＡ、ＩＢの大きさ社
、！Ａ　＝　ｌｏ−５ｉｎ　（θｍ十π／２）Ｉｎ　＝　
ＴｏＩＩｃｏｓ　（θｍ＋　ｙｒ　／　２　）となって
いる。

上式から明らかなように、それぞれの電機子コイルに供
給される励磁電流ＩＡ、ＩＢは９０°の位相差を有して
おり、その和（ベクトル合成）は常に一定であるので、
回転子にはトルクむらのない、一定なトルクが発生する
ことＫなる。また、その大きさは制御信号Ｓｉの大きさ
Ｉｎに比例したものとなっている。このため、負荷を零
とした場合には、制御信号８ｉの大きさＩＯが零であれ
ば、パルスモータ１は停止しており、制御信号Ｓｉの大
きさ！０が増加すれば、それに応じた速度で回転するよ
うに々る。

さらに、第５図の例では、パルスモータｌを直流モータ
的に駆動する場合を示しているので、励磁電流ＩＡ、Ｉ
Ｂの合成電流における電気角は、回転子の機械角（回転
角θｍ）に対して常に９０°の位相差を有してお抄、こ
の状態において最大のトルクを発生している。

このようＫ、第５図の如きモータ駆動回路においては、
複数個の電機子コイルにそれぞれ位相の異なる正弦波状
の励磁電流ＩＡ、ＩＢを供給することにより、トルクむ
らをなくすことができるとともに、制御信号Ｓｉの大き
さＩｏを変化させることにより、パルスモータＩＫおけ
る出力トルクの大きさを任意に制御することができる。

（発明が解決しようとする問題点）しかし々から、一般のモータにおいては、磁路における
励磁電流と磁束密度との関係が直線的ではなく、第６図
に示す如き非直線性を有している。

このため、上記のように構成されたモータ駆動回路にお
いては、出力トルクを大きくするためＫ。

励磁電流ＩＡ、Ｉｎの振幅を大きくすると、磁路中の磁
束密度が電相してしまい、出力トルクにリップルが生じ
てしまうことＫなる。特に、パルスモータのように、磁
路中の磁束密度が高いモータでは、このような現象が著
しい。

またトリクリップルを低減する対策として、本出願人は
特願昭６０−１８４７７７号で励磁電流の周波数の４倍
の信号を補正信号として加算する装置を提案しているが
、周波数が高くなるとサンプリング誤差のため補正信号
を正確に発生できなくなる問題点がある。即ち、エンコ
ーダ２の出力を基礎として４倍の周波数を発生するので
、モータｌの回転数が増大するとサンプリング周期を回
転数にあわせて増加させる必要があるが、補正回路のサ
ンプリング周期はクロ、りＫより一定になっているため
サンプリング誤差が発生するのである。

本発明はこのような問題点を解決し九もので、ドルクリ
、プルの少なく高回転数での補正も確実に行えるモータ
駆動回路を提供することを目的とする。

（問題点を解決する丸めの手段）このような目的を達成する本発明は、磁気誘導子型モー
タの巻線を励磁する電力増幅器と、前記巻線に流れる電
流値を帰還する帰還手段とを有し、帰還した電流値と電
流指令値との偏差を前記電力増幅器に入力するモータ駆
動回路において、前記モータの磁気回路に発生する磁束
密度を前記電流指令値と比例するように電力増幅器の出
力電流の振幅を補正する第１の補正手段と、前記モータ
に正弦波信号を入力した場合に前記電流指令値と前記巻
線指令値との間て、前記正弦波信号が低周波領域である
場合と比較して、生じる位相の遅れを打消すように電力
増幅器の出力電流の位相を補正する第２の補正手段とを
設け、前記電流指令値又は帰還する電流値を補正したこ
とを特徴とする特のである。

（作用）第１の補正手段は、磁気回路の飽和特性に起因する非線
形を補正して、ドルクリ、プルを減少させる。第２の補
正手段は、磁気回路の鉄損による位相遅れを補正して動
トルクの低下を減少させる。

（実施例）以下図面を用いて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。図において、ｌＯは磁気回路の飽和特性を補正する補
正手段、２０は鉄損による位相遅れを補正する補正手段
、３０はモータ４０を駆動する線型特性の電力増幅器、
５０はモータ４０の巻線に流れる電流を検出する帰還ア
ンプで、電流指令値とモータ４０の巻線に流れる電流と
が一致するように電力増幅器３０をフィードバック制御
する。

１１はモータ４０の磁気回路の飽和特性を記憶した飽和
特性記憶手段、１２は電流指令値の命令する電流！０に
比例した磁束密度Φ０を発生するのに必要な電流値１１
を演算する磁束密度演算手段で、磁気特性記憶手段１１
のデータを用いる。１３は電流指令値Ｉｏと磁束密度演
算手段１２の出力する電流値■１とを比較して必要な増
幅を行う静的ゲイン補正手段である。

２１はモータ４０の磁気回路の鉄損（ヒステリシス損、
渦電流損）Ｋ起因する位相遅れ及び振幅損失（特に直流
又は低周波領域と比較して高周波数である場合に生ずる
もの）を記憶した位相・ゲイン特性記憶手段である。２
２は電流指令値ｌ０ｓｉｎ　（２πｆｔ）の周波数ｆ。

を検出する周波数検出手段で、この周波数ｆ。を位相・
ゲイン特性記憶手段２１に送る。２３は静的ゲイン補正
手段１３の出力した信号に位相補償を行う動特性補正手
段で、位相・ゲイン特性記憶手段２１の出力した値を基
礎にする。

第２図は第１図の装置の動作を説明するプロ。

り図である。電流指令値は、振幅１ｏ周波数ｆの正弦波
信号Ｉｎ　ｓｉｎ　（２πｆｏｔ）とする。補正手段１
０は静的な状態における飽和特性を記憶しており、振幅
ＩＯに比例する磁束密度はΦ０であるが、磁気回路が飽
和するため磁束密度Φ０を得るには電流の振幅をｒ、（
＝に、・！０）とする必要のあることがわかる。従って
、補正手段ｌＯの出力信号は１１ｓｉｎ（２π１８１）
とな妙、電流指令値の振幅をに１倍したものとなる。

補正手段２０は鉄損の周波数特性を記憶しており、所定
の周波数ｆｃまでの補正内容を記憶しているがこれより
高い周波数についてはノイズの影響を受けＫ＜くするた
め充分な補正を行わない。ここでは電流指令値の周波数
ｆ。（ｆｏ＜ｆｃ）に必要な位相補正はφ　ゲイン補正
はに２とする。位相につＯ＋いては電気角改善のため補正を行うが、ゲインについて
はすでに補正手段ｌＯで補正を行いまたモータ４０が非
線型であるために線型の補正を行った効果が振幅により
異る等の理由により補正しない。その結果、補正手段２
０の出力信号はＩＩ　５ｉｎ（２Ｋｆｏｔ十φ。）とな
り、電流指令値に対して位相が丸だけすすむ。

このようＫして、電流指令値に対しモータ４０は見掛は
上線型の応答特性を備えることとなる。

第３図は本発明の第２の実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において、６０ｔｉ磁気回路の飽和特性を補正
する補正手段、７０は鉄４ｊｌＫよる位相遅れを補正す
る補正手段である。

６１はモータ４０の磁気回路の飽和特性を記憶した飽和
特性記憶手段、６２は帰還アンプ５０の出力信号を飽和
特性記憶手段６１の記憶するデータを用いて磁束密度の
非線型を補正し電流指令値の振幅と比例した値に戻す静
的ゲイン補正手段である。７１はモータ４０の磁気回路
の鉄損に起因する位相遅れ及び振幅損失を記憶した位相
・ゲイン特性記憶手段、７２は電流指令値Ｉｏｓｉｎ（
２πｆｏｔ）の周波数ｆ。を検出する周波数検出手段で
、この周波数ｆ。を位相・ゲイン特性記憶手段７１に送
る。

７３は補正手段６０により振幅が補償された信号５つい
て周波数ｆ０に応じた位相補正を行う動特性補正手段で
ある。

第４図は第３図の装置の動作を説明するプロ。

り図である。電流指令値ｒｏ　ｓｉｎ　（２πｆｏｔ）
に対して、モータ４０に流れる電流はＩ　　５ｉｎ（２
πｆｏｔ＋φ）で与えられるものとする。補正手段６０
は帰還アンプ５０の出力した振幅Ｉ２に対応する磁束密
度Φ０を求め、次にこの磁束密度Φ０と比例する場合に
得られる振幅■３１Ｃシて出力する。補正手段７０は周
波数ｆ。の場合に生ずる位相遅れφ。Ｋ相当する補正を
この信号に行う。この信号と電流指令値との偏差をと抄
電力増幅器３０はモータ４０を駆動する。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば次の効果がある。

（ａ）　　飽和特性に対応して振幅を補正しているので
、高速回転時でもドルクリ、プルが少ない。

缶）鉄損による位相遅れを補正しているので、動トルク
の減少がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は第１図の装置の動作を説明するプロ、り図、第３図
は本発明の第２の実施例を示す構成ブロック図、第４図
は第３図の装置の動作を説明するプロ、り図、第５図は
従来のモータ駆動回路の構成図、第６図は飽和特性の説
明図である。ｌＯ・・・第１の補正手段、２０・・・第２の補正手段
。３０・・・電力増幅器、４０・・・モータ。

Claims

【特許請求の範囲】磁気誘導子型モータの巻線を励磁する電力増幅器と、前
記巻線に流れる電流値を帰還する帰還手段とを有し、帰
還した電流値と電流指令値との偏差を前記電力増幅器に
入力するモータ駆動回路において、前記モータの磁気回路に発生する磁束密度を前記電流指
令値と比例するように電力増幅器の出力電流の振幅を補
正する第１の補正手段と、前記モータに正弦波信号を入力した場合に前記電流指令
値と前記巻線指令値との間で、前記正弦波信号が低周波
領域である場合と比較して、生じる位相の遅れを打消す
ように電力増幅器の出力電流の位相を補正する第２の補
正手段とを設け、前記電流指令値又は帰還する電流値を補正し
たことを特徴とするモータ駆動回路。