JPH02197277A - 多相モータの制御回路 - Google Patents

多相モータの制御回路

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JPH02197277A
JPH02197277A JP1466089A JP1466089A JPH02197277A JP H02197277 A JPH02197277 A JP H02197277A JP 1466089 A JP1466089 A JP 1466089A JP 1466089 A JP1466089 A JP 1466089A JP H02197277 A JPH02197277 A JP H02197277A
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Katsumi Uratani
浦谷 克実
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Shibaura Engineering Works Co Ltd
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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、多相モータの制御回路に関する。
[従来の技術と発明が解決しようとする課題]従来の多
相モータの制御回路では、モータを駆動するインバータ
の上下アームを構成する全部のスイッチング素子をオフ
させて減速を行っていた。
したがって、モータ負荷の慣性が大きい場合、減速時に
オーバーシュートが生じやすかった。
また、速度指令の電圧を緩かに低下させてモータの速度
を下げようとする場合、速度指令がモータの実際の速度
を下回るとフリーランに近い状態でモータを減速させる
ことになるため、速度指令の変化に対する追従性が悪か
った。
また、急減速させる場合、パルス幅変調アムの素子を全
部OFFさせ、反対側アームの素子を全部ONさせるだ
けでは滑かな減速に無理があった。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、モ
ータ負荷の慣性が大きい場合であっても滑かな減速が可
能であり、緩かに低下する速度指令に対してもまた急に
低下する速度指令に対しても高精度の追従が可能である
多相モ夕の制御回路を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る多相モータの制御回路は、前記の目的を達
成するために、多相モータの速度と速度指令との偏差を
出力する速度帰還回路を備え、モータを駆動するインバ
ータの上下アームのうちいずれか一方のアームのスイッ
チング素子のオフ時間を前記の偏差に基づいてパルス幅
変調しながらこのアームの全スイッチング素子を同時に
オフさせるとともに、このオフ時間内に他方のアームの
全スイッチング素子を同時にオンさせてモータ巻線を短
絡させるものである。
[作 用コ パルス幅変調の対象アームを例えば上アームとすると、
この上アームのスイッチング素子は、モータの実際の速
度と速度指令との偏差に基づいてオフ時間がパルス幅変
調制御される。このオフ時間内は、上アームの全スイッ
チング素子が同時にオフする一方、他のアームすなわち
下アームの全スイッチング素子が同時にオンさせられる
。したがって、モータ巻線が下アームのスイッチング素
子のみを通して間欠的に短絡させられる。このモータ巻
線の間欠的瞬間短絡により、モータにブレーキがかかり
強制的な減速がなされる。
[実施例] 第1図及び第2図は、それぞれ本発明の実施例に係る多
相モータの制御回路の回路図と、この制御回路によって
制御されるインバータの回路図である。
第2図中の三相ブラシレスモーフlOは前記多相モータ
の一例を示すものであって、本発明の適用範囲がこれに
限られるものではない。この三相ブラシレスモータ10
は、2極の回転子を有し、この周囲に三相固定子巻線が
120度等配されている。更に、例えばホール素子から
なる位置検出器12が回転子近傍に120度等配され、
この検出器が三相ブラシレスモータIOの回転速度に対
応する繰返し周期を有する速度信号A。
B、Cを出力する。
第1図に示すように、速度信号A、B、Cは回転ロジッ
ク生成回路14に入力される。これらの入力信号A、B
、Cは、三相ブラシレスモータ10を駆動するインバー
タの上アームのためのパルス信号U、V、Wと、このイ
ンバータの下アームのためのパルス信号x、y、zに変
換される。ただし、この回転ロジック生成回路14の回
路構成は周知であるので、その詳細な説明は省略する。
回転ロジック生成回路14は、速度信号Aを波形整形し
て得られるパルス信号A′をも出力する。この信号A′
は速度帰還回路20に入力される。速度帰還回路20内
において、信号A′はF/V変換器21で直流電圧に変
換された後、抵抗器22を通して、差動増幅器として機
能する演算増幅器23の反転入力端子に入力される。こ
の演算増幅器23の反転入力端子は、抵抗器24とコン
デンサ25との直列回路を通して自身の出力端子に接続
される。また、その非反転入力端子には、直流設定電圧
である速度指令26が抵抗器27を介して入力される。
ただし、この非反転入力端子は抵抗器28を介してアー
スされる。
演算増幅器23の出力すなわち速度帰還回路20の出力
信号は偏差信号Rとしてパルス幅変調回路30に入力さ
れる。パルス幅変調回路30内において、偏差信号Rは
コンパレータ31の非反転入力端子に入力される。この
コンパレータ31の非反転入力端子には三角波発振回路
32の出力Sが印加される。コンパレータ31の出力は
、バッファ33を介してパルス幅変調信号Qとして出力
される。
パルス幅変調信号Qはアーム短絡防止回路40に入力さ
れる。このアーム短絡防止回路40内において、パルス
幅変調信号QはNOT回路41に入力される。このNO
T回路41の入力端子は抵抗器42の一端に接続され、
この抵抗器42の他端はコンデンサ43を通してアース
される。抵抗器42とコンデンサ43との接続点にはダ
イオード44のアノード側が接続され、このダイオード
44のカソード側が抵抗器45を介してNOT回路41
の入力端子に接続されて、ここにコンデンサ43の放電
回路を形成している。NOT回路41の出力端子は抵抗
器46の一端に接続され、この抵抗器46の他端はコン
デンサ47を通してアースされる。
抵抗器46とコンデンサ47との接続点にはダイオード
48のアノード側が接続され、このダイオド48のカソ
ード側が抵抗器49を介してNOT回路41の出力端子
に接続されて、ここにコンデンサ47の放電回路を形成
している。
コンデンサ43の両端の電圧はAND回路50の第1の
入力端子に印加され、コンデンサ47の両端の電圧は他
のAND回路52の第1の入力端子に印加される。両A
ND回路50.52の第2の入力端子のそれぞれにはレ
ベル信号である信号Kが入力される。一方のAND回路
50の出力信号PWMは、3つのAND回路61.B2
.[iaの第1の入力端子のそれぞれに人力される。こ
れらのAND回路B1.62.63の第2の入力端子に
は回転ロジック生成回路14の出力信号U、V、Wがそ
れぞれ入力され、これらのパルス信号U、V、Wは、信
号PWMとの間でANDがとられて、それぞれ信号UB
、VB、WBとして出力される。
他方のAND回路52の出力信号BRは、3つのOR回
路64.65.68の第1の入力端子のそれぞれに入力
される。これらのOR回路fi4.85,613の第2
の入力端子には回転ロジック生成回路14の出力信号x
、y、zがそれぞれ入力され、これらのパルス信号x、
y、zは、前記の信号BRとの間でORがとられて、そ
れぞれ信号XB、YB、ZBとして出力される。
第2図に示すように、三相ブラシレスモータlOを駆動
するインバータ70は、上アーム71と下アーム72と
からなる。上アーム71を構成する3つのPNP トラ
ンジスタ71a、71b、71cの各エミッタは、互い
に短絡された後、直流電源の正極に接続される。下アー
ム72を構成する3つのNPN)ランジスタフ2a、7
2b、72cの各エミッタは、互いに短絡された後、不
図示の過電流保護回路のための電流検出用抵抗器73を
介して直流電源の負極に接続される。PNP トランジ
スタ71a。
71b、71cとNPN l−ランジスタフ2a、 7
2b、 72cとの間はコレクタどおしが接続され、こ
れらのコレクタ接続点が三相ブラシレスモーフ10の各
相の固定子巻線に接続される。更に、PNP )ランジ
スタフ1a、71b、71cの各エミッタ・コレクタ間
及びNPN トランジスタ72a、 72b、 72c
の各コレクタと直流電源負極との間には、フライホイー
ルダイオード74.75が接続される。
上アーム71を構成するPNP )ランジスタフ1a、
71b、71cの前段にはそれぞれNPN )ランジス
タフ6a、 78b、 76cがダーリントン接続され
、これらのNPN )ランジスタフ(ia、76b、7
[icのベスに前記AND回路81.82.63の出力
信号UB。
VB、WBがそれぞれ入力される。下アーム72を構成
するNPNトランジスタ72a、72b、72cのベー
スには、前記OR回路64.65.66の出力信号XB
、YB、ZBがそれぞれ入力される。
第3図は、以上に説明した制御回路の各部の電圧波形図
であり、三相ブラシレスモーター0の回転子の1回転期
間を示す。
三相ブラシレスモータ10に制動をかけてこれを減速さ
せる場合には、信号KをHレベルにしてAND回路50
.52からなる両ゲートを開いた状態で、速度指令2B
の電圧を下げる。
位置検出器12は、モータ10の回転子の位置変化に応
じて第3図に示す速度信号A、B、Cを出力する。これ
らの速度信号A、B、Cは、回転ロジック生成回路14
によって同図に示すパルス信号U、V、W、X、Y、Z
に変換される。
これらのパルス信号は、インバータ70の上アームトラ
ンジスタを1つ選択し、同時に下アームトランジスタを
1つ選択するように、Hレベルの期間が決定される。す
なわち、三相ブラシレスモータ10の回転子が60°回
転するごとにその回転位置に応じて固定子巻線を選択し
て、これに電流を流すことができるようにしている。
一方、回転ロジック生成回路14から信号A−の入力を
受ける速度帰還回路20では、F/V変換器21が信号
A′を直流電圧に変換する。この電圧の大きさはモータ
10の回転速度に比例する。
演算増幅器23は、このモータ10の速度と速度指令2
6との偏差を演算し、これを同図に示す偏差信号Rとし
て出力する。
この偏差信号Rは、コンパレータ31で三角波出力Sと
大小比較されてパルス幅変調信号Qが形成される。この
際、変調信号Qは、偏差信号Rの方が大きい期間だけH
レベルになる。
パルス幅変調信号QがHレベルになると、アーム短絡防
止回路40内において、コンデンサ43が抵抗器42を
通して一定の時定数で充電される。
したがって、AND回路50の出力PWMは、変調信号
Qの立上がりから若干遅れて立上がる。
この変調信号QがLレベルになると、コンデンサ43に
蓄積された電荷がダイオード44及び抵抗器45を通し
て急速に放電される。したがって、変調信号Qが立下が
るとほぼ同時に信号PWMが立下がる。他方のコンデン
サ47は変調信号Qの反転信号によって同様に充放電さ
れ、AND回路52の出力BRは、変調信号Qの立上が
りとほぼ同時に立下がった後、変調信号Qの立下がりか
ら若干遅れて立上がる。したがって、信号PWMのHレ
ベル期間と信号BRのLレベル期間とが重なることはな
い。
インバータ70の上アーム71のためのパルス信号U、
V、Wは信号PWMとの間−?”ANDがとられて信号
UB、VB、WBとなるから、同図に示すように、信号
UB、VB、WBのHレベルの期間は間欠的に発生する
信号PWMのHレベル期間に制限され、これらの信号U
B、VB。
WBのHレベル期間及びLレベル期間が偏差信号Rに基
づいてパルス幅変調される。しかも、信号BRがHレベ
ルである期間Tは信号UB。
VB、WBの全てがLレベルになる。一方、インバータ
70の下アーム72のためのパルス信号X。
Y、Zは信号BRとの間でORがとられて信号XB、Y
B、ZBとなるから、同図に示すように、信号BRがH
レベルである期間Tでは信号XB、YB、ZBの全てが
Hレベルになる。
以上に説明したように、期間Tでは、信号UB、VB、
WBの全てがLレベルになるとともに、信号XB、YB
、ZBの全てがHレベルになる。したがって、インバー
タ70において期間Tでは、上アーム71のPNP )
ランジスタフ1a。
71b、71cの全ての素子が同時にオフするとともに
、下アーム72のNPNトランジスタ72a、72b。
72cの全てが同時にオンする。下アーム72の全トラ
ンジスタが同時にオンする間は、三相ブラシレスモーフ
IOの全固定子巻線がこれらのトランジスタを通して短
絡され、モータ10の強制的減速がなされる。しかも、
この減速が偏差信号Rに基づいてパルス幅変調されるの
で、滑かかつ速やかな応答が実現できる。
一方、下アーム72の全トランジスタがオンする期間は
、前記のように上アーム71の全トランジスタが必ずオ
フしているので、上アーム71のPNP )ランジスタ
フ1aと下アーム72のNPNトランジスタ72aとが
同時にオンすることはない。上アーム71の他のトラン
ジスタ71b、 71cと下アーム72の他のトランジ
スタ72b、72cとの組合せについても同様であり、
アーム短絡が生じてインバータ70の直流電源が短絡さ
れるおそれは全くない。
[発明の効果コ 以上に説明したように、本発明に係る多相モータの制御
回路では、モータを駆動するインバタの一方のアームの
全スイッチング素子を同時にオフさせるとともに他方の
アームの全スイッチング素子を同時にオンさせることに
よってモータを減速させており、この減速時間をモータ
の実際の速度と速度指令との偏差に基づいてパルス幅変
調制御しているので、モータの減速に際し、滑かかつ速
やかな応答が実現できる。
したがって、本発明によれば、モータ負荷の慣性が大き
い場合であっても滑かな減速が可能であり、緩かに低下
する速度指令に対してもまた急に低下する速度指令に対
しても高精度の追従が可能である多相モータの制御回路
を提供することができる。しかも、上下アームともパル
ス幅変調をかける場合に比較して回路構成が簡単になる
から、回路のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る多相モータの制御回路の
回路図、第2図は前回の制御回路によって制御されるイ
ンバータの回路図、第3図は第1図の制御回路の各部の
電圧波形図である。 符号の説明 10・・・三相ブラシレスモータ、12・・・位置検出
器、14・・・回転ロジック生成回路、20・・・速度
帰還回路、30・・・パルス幅変調回路、40・・・ア
ーム短絡防止回路、61,62.83・・・AND回路
、84,65.ff6・・・OR回路、70−・・イン
バータ、71−・・上アーム、71a、72b。 72c・・・上アームのトランジスタ、72・・・下ア
ーム、72a、72b、72c・・・下アームのトラン
ジスタ。 特許出願人 株式会社芝浦製作所

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、多相モータの速度と速度指令との偏差を出力する速
    度帰還回路を備え、前記モータを駆動するインバータの
    上下アームのうちいずれか一方のアームのスイッチング
    素子のオフ時間を前記の偏差に基づいてパルス幅変調し
    ながらこのアームの全スイッチング素子を同時にオフさ
    せるとともに、前記オフ時間内に他方のアームの全スイ
    ッチング素子を同時にオンさせて前記モータの巻線を短
    絡させることを特徴とする多相モータの制御回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007037382A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置およびその制御方法
JP2008271612A (ja) * 2007-04-16 2008-11-06 Fujitsu Telecom Networks Ltd モータ制御回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007037382A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置およびその制御方法
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