JP2525455Y2 - モータ制御回路 - Google Patents

モータ制御回路

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JP2525455Y2
JP2525455Y2 JP1990004046U JP404690U JP2525455Y2 JP 2525455 Y2 JP2525455 Y2 JP 2525455Y2 JP 1990004046 U JP1990004046 U JP 1990004046U JP 404690 U JP404690 U JP 404690U JP 2525455 Y2 JP2525455 Y2 JP 2525455Y2
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郁雄 松本
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、サーボモータをたとえばパルス幅変調(略
称PWM)駆動するためなどに実施することができるモー
タ制御回路に関する。
従来の技術 典型的な先行技術は、第9図に示されている。サーボ
モータ1の回転速度指令値VCMDを表す信号が回路2から
導出され、減算回路3で、モータ1の回転速度を検出す
る回転速度検出器4からの速度検出信号VTGと減算さ
れ、増幅回路5において増幅され、その増幅回路5の出
力は、異常に大きいときに制限するリミツタ6に与えら
れて制限され、さらに減算器7において、モータ1の負
荷電流を検出する電流検出器8の出力と減算され、その
差ΔIを表す信号は増幅回路9において増幅され、遮断
回路10に与えられる。電流検出器8によつて検出された
負荷電流は電流監視回路11に与えられ、その負荷電流が
予め定める値以上であるとき遮断回路10が遮断される。
遮断回路10の出力は駆動回路12に与えられ、パワートラ
ンジスタ回路13のベースが制限され、これによつてモー
タ1がPWM制御される。
また回転速度指令値を発生する回路2の故障で速度指
令値VCMDが異常に大きいとき、あるいは回転速度検出器
4の故障で速度検出信号VTGが零になるか、異常に大き
いとき、増幅回路5の出力ICMD′は異常に大きい値にな
るが、リミツタ6によつて制限され、モータならびにモ
ータ制御回路に過大な電流が流れるのを防止する。一
方、モータならびにモータ制御回路の故障でモータ負荷
電流IAが異常に大きいとき、電流検出器8を介して電流
監視回路11、遮断回路10によつてモータへの出力電流を
遮断する。さらにまた電流検出器8の故障で電流検出値
Ifが異常に大きいときも、電流監視回路11、遮断回路10
によつて、モータへの出力電流を遮断する。しかし電流
検出器8の故障で電流検出値Ifが零もしくはきわめて小
さい値をとる場合、電流指令値ICMDと電流検出値Ifの差
ΔIが小さいときでも増幅回路9の増幅度は一般にきわ
めて大きい値であるため増幅回路9の出力は大きくなり
モータならびにモータ制御回路に過大な電流が流れる。
第10図は、正常時のパワートランジスタ回路13からモ
ータ1の各相に与えられる電圧波形を示す。この電圧
は、実線で示されるとおり、矩形波であり、その説明を
簡単にするために、負荷電流IAを破線で示す。モータ1
に与えられる電圧の周期W1は一定値であり、そのデユー
テイが変化して、モータ1の回転速度が、回路2からの
回転速度指令値に対応した速度に制御される。
電流検出器8が故障して、減算器7に与えられる検出
出力が小さいときには、モータ1にパワートランジスタ
回路13から与えられる異常時の電圧波形は第11図の実線
で示されるとおりであつて、デユーテイが大きくなり、
これに応じてモータ1の負荷電流IAは破線で示されるよ
うに、増大し、そのモータ1の許容値IM以上となり、こ
うしてモータ1およびパワートランジスタ回路13が損傷
する結果になる。このような現象は、パルス幅変調制御
の場合だけでなく、モータ回転速度指令値に応じてモー
タ1に与えられる電圧値がリニアに変化する制御におい
てもまた同様である。
考案が解決すべき課題 本考案の目的は、モータおよびそれを駆動する構成要
素を確実に保護することができるようにしたモータ制御
回路を提供することである。
課題を解決するための手段 本考案は、モータの回転速度指令値を表す信号を発生
する回路22と、 モータの負荷電流を検出する電流検出器27と、 モータの回転速度を検出する速度検出器24と、 回転速度指令値信号と速度検出器信号とを減算する第
1減算器23と、 第1減算器23の出力と電流検出器の出力とを減算する
第2減算器26と、 速度検出信号と第2減算器26の出力とを減算する第3
減算器43と、 第3減算器43の出力の絶対値を求める絶対値回路45
と、 絶対値回路45の出力を、予め定める値と比較する比較
回路46と、 比較回路の出力に応答し、(a)絶対値回路45の出力
が前記予め定める値未満であるとき第2減算器26の出力
をモータに与え、(b)絶対値回路45の出力が前記予め
定める値以上であるとき、第2減算器の出力を遮断し、
または予め定める上限値に制限してモータに与える遮断
/制限回路30とを含むことを特徴とするモータ制御回路
である。
作用 本考案に従えば、モータの負荷電流だけでなく、モー
タの回転速度もまた検出され、その速度検出信号と第2
減算器26の出力との差が第3減算器43によつて求めら
れ、この差が絶対値回路45に与えられて絶対値が求めら
れ、その絶対値が比較回路46で予め定める値と比較さ
れ、絶対値回路45の出力である絶対値が比較回路46にお
ける前記予め定めた値以上になつたとき、第2減算器26
からモータに与えられる差を表す信号が遮断または制限
される。このようにして、電流検出器が故障したときに
おいてモータに過大な電流が流れることが防がれてモー
タおよびそれを駆動する構成要素、たとえばパワートラ
ンジスタなどが損傷することが防がれる。この場合、モ
ータ回転速度を考慮することにより、モータの負荷電流
IAを精度よく推定でき、前記電流指令値と電流検出値の
差のみで判断する場合に比べ、モータへ過大電流が流れ
ることに対する異常検出の感度をあげることが可能とな
る。
実施例 第1図は、本考案の一実施例のブロツク図である。サ
ーボモータ21の回転速度指令値VCMDを表す信号は、回路
22から導出されて第1減算回路23に与えられる。モータ
21の回転速度θは、回転速度検出器24によつて検出さ
れ、その回転速度に対応した出力電圧VTGは第1減算器2
3に与えられる。第1減算器23は、出力電圧V1、 V1=VCMD−VTG …(1) を演算し、その出力V1は増幅回路25において増幅され、
電流指令値ICMDとして第2減算器26に与えられる。
モータ21の負荷電流は電流検出器27によつて検出さ
れ、その負荷電流に対応する電流Ifを有する信号は第2
減算器26に与えられる。第2減算器26は、出力I1、 I1=ICMD−If …(2) を演算して増幅回路28に与える。この増幅回路28は、入
力される電流I1に対応した電圧vを表す信号をライン29
に導出して、遮断回路30に与える。遮断回路30と駆動回
路31とパワートランジスタ回路32との具体的な構成は、
第2図に示されている。増幅回路28からライン29を介す
る信号は比較回路33の一方の入力に与えられ、この比較
回路33の他方の入力には、三角波発生回路34からの三角
波が与えられる。この三角波発生回路34からの三角波信
号は、第3図(1)に示されているとおりである。比較
回路33はライン135に、ライン29の電圧vが三角波の電
圧未満であるときローレベルである信号をライン135に
導出する。スイツチング回路である3ステートバツフア
136には、ライン135を介する比較回路33からの出力が与
えられ、そのバツフア136の出力によつてホトカプラ137
に含まれている発光素子138が駆動される。この3ステ
ートバツフア136はライン39′に与えられる信号がハイ
レベルであるとき遮断し、ローレベルであるとき導通す
る。
ホトカプラ137の受光素子139は、発光素子138の光出
力を受光し、その出力が駆動回路31において増幅され、
これによつてモータ21を駆動するパワートランジスタ回
路32が駆動される。
増幅回路28からライン29に導出される電圧vが異常時
において第4図(1)で示されるように高くなると、モ
ータ21の各相に与えられる電圧波形は第4図(2)で示
されるようになり、そのデユーテイが大きくなる。その
ためモータ21に過大な電流が流れるおそれがあり、これ
によつてモータ21が破損し、あるいはまたパワートラン
ジスタ回路32が破損するおそれがある。本考案では、こ
のような負荷電流が過大になつたとき、次に述べるよう
にして、3ステートバツファ136が遮断し、保護動作が
行われる。
モータ21は、その構成をブロツク図で表すと、前述の
第1図に示されるように、ライン134を介してパワート
ランジスタ回路32から信号が与えられる減算器35と、演
算回路36と、係数KTを有する係数器37と、演算回路38
と、係数Keを有する係数器39とを有し、演算回路36は、
モータ21の各相間の抵抗をRaとし、その各相間のインダ
クタンスをLaとし、sをラプラス演算子とするとき、1/
(Ra+La・s)で表され、その負荷電流IAは、前述の電
流検出器27によつて検出され、トルクTmは、 Tm=KT・IA …(3) であり、演算回路38は、モータ21の慣性モーメントをJm
とするとき、1/Jm・sで表され、回転速度は、回転速
度検出器24によつて検出される。
パワートランジスタ32からライン134を介してモータ2
1に与えられる相間電圧V0は、第4式で示される。
ここで、 は無視できるので、第4式は、 VO=IA・Ra+Ke・ …(5) となる。したがつて負荷電流IAは、 となる。この第6式における負荷電流をIAで、増幅回路
28の出力電圧vと回転速度検出器24の出力電圧VTGで表
すと、第7式のとおりとなる。
ここで、Ka1,Ke,Kvfは定数である。
この第7式から、負荷電流IAを監視し、異常時に遮断
回路30を遮断して、モータ21およびパワートランジスタ
回路32を保護する。このために第1図において、判別回
路40が設けられる。この判別回路40は、増幅回路28から
ライン29に導出される電圧vに係数Ka1を掛算する係数
器41と、回転速度検出器24の出力電圧VTGに係数Ke/Kvf
を掛算する係数器42と、係数器41,42の出力を減算する
第3減算器43と、その減算器43の出力に係数1/Raを掛算
する係数器44と、係数器44の出力の絶対値をとる絶対値
増幅回路45と、絶対値増幅回路45の出力を予め定める値
IMと比較する比較回路46とを有し、比較回路46は絶対値
増幅回路45の出力が予め定める値以上であるときライン
39にハイレベルの信号を与えて遮断回路30を遮断動作さ
せ、絶対値増幅回路45の出力が前記予め定める値未満で
あるときライン39′にローレベルの信号を与えて遮断回
路30を導通したままとする。
第5図は、判別回路40の具体的な構成を示す電気回路
図である。係数器41,42,44および第3減算器43は、抵抗
R1〜R5と減算増幅器48,49とによつて実現され、第8式
および第9式で示されるように構成される。
絶対値増幅回路45は、抵抗R6〜R10と演算増幅器51,52
とダイオードD1,D2とを有し、抵抗R6〜R10の抵抗値を同
一の参照符で表すと、 R6=R7=R8=R9=2・R10 …(10) 比較回路46は、絶対値増幅回路45の出力に応答し、予
め定める値を設定する規準電圧出力回路53からの電圧値
Vrと減算増幅器154において比較動作し、その出力を前
述のようにライン39′に導出する。こうして電流検出器
27が故障して、電流検出値Ifが零もしくはきわめて小さ
い値をとる場合遮断回路30によつてモータへの出力電流
が遮断され、モータ21およびモータ制御回路が保護され
る。
本考案の他の実施例として、判別回路40における係数
器42が省略され、負荷電流IAが基準電圧発生回路53から
導出される基準電圧Vrに対応する値以上になつたとき遮
断回路30が遮断動作するように構成されてもよい。
本考案のさらに他の実施例として、遮断回路30は、第
6図に示されるように、ライン29を介して与えられる電
圧vが異常に増大したとき、比較回路46からライン39′
に導出される信号に応答して、上限値v1に制限するリミ
ツタを用いてもよい。
第7図は、本考案の他の実施例の一部の電気回路図で
ある。この実施例では、判別回路40は、マイクロコンピ
ユータなどによつて実現される処理回路55を含む。処理
回路55の動作は、第8図に示されているとおりである。
ステツプn1からステツプn2に移り、リードオンリメモリ
56にストアされている定数Ra,Ka1,ke,Kvfおよび予め定
める電流値IMを読込む。ステツプn3では、ライン54を介
する回転速度検出器24からの出力電圧VTGの値を読込
む。ステツプn4では、増幅回路28の出力電圧vの値を読
込む。ステツプn5では、前述の第7式に対応する次の第
11式の演算を行う。
ステツn6では、この電流値IA1の絶対値|IA1|を求め
る。ステツプn7では、絶対値|IA1|が予め定める値IM以
上かどうかを比較し、絶対値|IA1|が予め定める値IM以
上であるとき、出力ポート、したがつてライン39′に、
ハイレベルの信号を導出して遮断回路30を遮断させる。
本考案はパルス幅変調制御を行うだけでなく、その他
モータを制御するために広範囲に実施することができ
る。
考案の効果 以上のように本考案によれば、電流検出器27が故障し
電流検出値Ifが零もしくはきわめて小さい値をとる場合
のみならず、電流検出値Ifが異常に大きい値をとる場
合、また回転速度検出器24や回転速度指令値を発生する
回路22が故障した場合、その他の原因でモータに過大な
電流が流れようとする場合、遮断回路が働いてモータへ
の出力電流を遮断/制限し、モータおよびモータを駆動
する構成要素を保護する。特に本考案によれば、モータ
回転速度を検出して考慮することによつて、モータの負
荷電流IAを精度よく推定することができ、これによつて
電流指令値と電流検出値の差のみで判断する場合に比
べ、モータへの過大電流が流れることに対する異常検出
の感度をあげることが可能となるという優れた効果が達
成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例のブロツク図、第2図は遮断
回路30などの具体的な構成を示すブロツク図、第3図お
よび第4図はパルス幅変調制御動作を説明するための波
形図、第5図は判別回路40の具体的な構成を示す電気回
路図、第6図は本考案の他の実施例のリミツタの動作を
説明するためのグラフ、第7図は本考案のさらに他の実
施例の判別回路40の構成を示すブロツク図、第8図は第
7図に示される処理回路55の動作を説明するためのフロ
ーチヤート、第9図は先行技術のブロツク図、第10図は
第9図に示される先行技術の正常時の動作を説明するた
めの波形図、第11図は第9図に示される先行技術の異常
時の動作を説明するための波形図である。 21……モータ、22……回転速度指令値発生回路、23……
第1減算器、24……回転速度検出器、25,28……増幅回
路、26……第2減算器、27……電流検出器、30……遮断
回路、31……駆動回路、32……パワートランジスタ回
路、40……判別回路、55……処理回路

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータの回転速度指令値を表す信号を発生
    する回路22と、 モータの負荷電流を検出する電流検出器27と、 モータの回転速度を検出する速度検出器24と、 回転速度指令値信号と速度検出器信号とを減算する第1
    減算器23と、 第1減算器23の出力と電流検出器の出力とを減算する第
    2減算器26と、 速度検出信号と第2減算器26の出力とを減算する第3減
    算器43と、 第3減算器43の出力の絶対値を求める絶対値回路45と、 絶対値回路45の出力を、予め定める値と比較する比較回
    路46と、 比較回路の出力に応答し、(a)絶対値回路45の出力が
    前記予め定める値未満であるとき第2減算器26の出力を
    モータに与え、(b)絶対値回路45の出力が前記予め定
    める値以上であるとき、第2減算器の出力を遮断し、ま
    たは予め定める上限値に制限してモータに与える遮断/
    制限回路30とを含むことを特徴とするモータ制御回路。
JP1990004046U 1990-01-20 1990-01-20 モータ制御回路 Expired - Lifetime JP2525455Y2 (ja)

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