JPH07302128A - 電流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズに影響されることなく常に適正な電流
を付与することができる電流制御装置を提供すること。 【構成】 付与する電流の特性を電流指令として発する
電流指令発生器１と、出力された電流を検出する電流セ
ンサ８と、前記電流指令と検出された出力電流との差を
求める偏差処理器２と、この偏差処理器２の出力を増幅
する電流アンプ３と、三角波信号を発生する三角波信号
発生器４と、前記電流アンプ３の出力信号と前記三角波
信号とを比較する比較器５と、この比較器５の出力信号
の立上りを所定時間だけ遅らせたデッドタイム回路出力
を出力するデッドタイム回路６と、このデッドタイム回
路出力に応じた電流を外部に出力するパワーアンプ７と
を有する電流制御装置において、前記デッドタイム回路
６の出力信号を強制的に遅らせる遅延回路１０を設けた
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の産業機器の駆動
源として利用されているモータ等に付与される電流を制
御する電流制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来の電流制御装置は例えば図
５に示すように形成されている。この図５はモータに付
与する電流を制御するように形成されている。

【０００３】この図５に示す従来の電流制御装置の構成
と作用とを、図６を用いて以下に説明する。

【０００４】従来の電流制御装置においては、図５の最
左部の電流指令発生器１よりモータ９に付与すべき電流
の特性を示す電流指令を偏差処理器２に出力する。この
偏差処理器２においては、電流センサ８で検出したモー
タ９に付与されるモータ電流と前記電流指令との差を演
算し、その差を電流アンプ３に向けて出力する。この電
流アンプ３においては、偏差処理器２の出力信号を増幅
して、図６の（１）で示す電流アンプ出力を比較器５の
２つの比較器５ａ、５ｂの−側入力端子と＋側入力端子
とに向けて出力する。これらの２つの比較器５ａ、５ｂ
の＋側入力端子、−側入力端子には、それぞれ三角波信
号発生器４から、図６の（２）で示す三角波信号出力が
入力される。そして、比較器５の２つの比較器５ａ、５
ｂにおいては、電流アンプ３の出力信号と三角波信号発
生器４の出力信号とを比較し、図６の（３）および
（４）で示すＰＷＭ（パルス幅変調）信号をデッドタイ
ム回路６に向けて出力する。このデッドタイム回路６に
おいては、パワーアンプ７内のパワーデバイスの上下短
絡防止のため、図６の（３）および（４）で示す比較器
５の出力信号の立上り（パワーアンプ７内のパワーデバ
イスをＯＦＦからＯＮにする箇所）をｔｄ時間だけ遅ら
せて、図６の（５）および（６）で示すデッドタイム回
路出力をパワーアンプ７に向けて出力する。このパワー
アンプ７においては、デッドタイム回路６の前記出力信
号を受けてモータ９に電力を供給する。この時のモータ
９に流れる電流値が電流センサ８により検出されて前記
偏差処理器２にフィードバックされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の電流制御装置においては、ノイズによる影響を受け
て適正な電流制御を行なうことができないという問題点
があった。

【０００６】この従来の問題点をノイズが発生した時の
各出力波形を図６と同様にして示す図７により説明す
る。

【０００７】大電力を図５に示すような従来の電流制御
装置のようにスイッチングで制御する場合、パワーアン
プ７部においてはスイッチングに同期して比較的レベル
の大きなノイズが発生し、そのノイズがパワーアンプ７
の近くに置かれる電流センサ８に検出されることがしば
しばある。この電流センサ８の出力信号は電流アンプ３
によって増幅されるため、ノイズレベルも増幅され、図
７の（１）′に示す電流アンプ３の出力にピーク部ａ、
ｂとして現われる。この電流アンプ出力信号が図７の
（２）′に示す三角波信号出力と比較器５の２つの比較
器５ａ、５ｂにおいて比較され、その比較結果に基づい
てスイッチング信号が作られる。この時、デッドタイム
回路６における遅れおよびパワーアンプ７における遅れ
を含めても、ノイズレベルが三角波信号出力を越える程
度に大きな場合には、図７の（３）′および（４）′に
示す比較器出力のｃ部分並びに同図（５）′および
（６）′に示すデッドタイム回路出力のｄ部分のような
チャタリングが発生することになり、電流制御性能の劣
化や急激なトルク変動による異音発生等の問題が発生す
る。

【０００８】一方、ノイズを低減するためにローパスフ
ィルタ等を付加することが考えられるが応答性の劣化を
招いてしまうという問題点がある。

【０００９】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、ノイズに影響されることなく常に適正な電流を
付与することができ、ノイズの発生するタイミングを三
角波信号に対してずらさせ、三角波信号にノイズがかか
ることを防止して、チャッタリングの発生を皆無とさせ
て電流制御性を向上させることができ、トルクの急激な
変動を防止して異音等の発生をなくすることができ、ロ
ーパスフィルタ等を付加することなくノイズに対する影
響を低減させて応答性の劣化を招くことのない電流制御
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の電流制御装置は、付与する電流の特性を電
流指令として発する電流指令発生器と、出力された電流
を検出する電流センサと、前記電流指令と検出された出
力電流との差を求める偏差処理器と、この偏差処理器の
出力を増幅する電流アンプと、三角波信号を発生する三
角波信号発生器と、前記電流アンプの出力信号と前記三
角波信号とを比較する比較器と、この比較器の出力信号
の立上りを所定時間だけ遅らせたデッドタイム回路出力
を出力するデッドタイム回路と、このデッドタイム回路
出力に応じた電流を外部に出力するパワーアンプとを有
する電流制御装置において、前記パワーアンプの動作に
伴って発生し、前記電流センサにより検出されるノイズ
の影響を受けないように前記デッドタイム回路の出力信
号を強制的に遅らせる遅延回路を設けたことを特徴とす
る。

【００１１】また、前記遅延回路をデッドタイム回路の
機能をも発揮するように形成してもよい。

【００１２】

【作用】本発明によれば、パワーアンプの動作に伴って
発生し、電流センサにより検出されるノイズの影響を受
けないように遅延回路がデッドタイム回路の出力信号を
強制的に遅らせるので、ノイズの発生するタイミングが
三角波信号に対してずれることとなり、三角波信号にノ
イズがかからなくなり、比較器出力およびデッドタイム
回路出力にチャッタリングが発生することがなくなり、
電流指令発生器の電流指令に忠実に対応した適正な電流
を外部に出力することができ、電流制御性を大きく向上
させることができる。

【００１３】また、前記遅延回路をデッドタイム回路の
機能をも発揮するように形成すれば、構成をコンパクト
にすることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図４につい
て説明する。

【００１５】図１は本発明の１実施例を示す電流制御装
置の構成図である。図１において従来例と同一部分には
同一符号を付してある。

【００１６】本実施例の電流制御装置は、図５に示す従
来の電流制御装置のデッドタイム回路６とパワーアンプ
７との間に、パワーアンプ７の動作に伴って発生し、電
流センサ８により検出されるノイズの影響を受けないよ
うに前記デッドタイム回路６の出力信号を強制的に遅ら
せる遅延回路１０を設けたものであり、その他の構成は
従来例と同様に形成されている。

【００１７】次に、本実施例の作用を図２を用いて説明
する。

【００１８】この図２の各波形は本実施例装置の構成各
部の出力信号を示し、（１）″は電流アンプ３の出力波
形、（２）″は三角波信号発生器４の出力波形、
（３）″および（４）″は２つの比較器５ａ、５ｂの出
力波形、（５）″および（６）″はデッドタイム回路６
の出力波形、（７）″および（８）″は遅延回路１０の
出力波形を示している。

【００１９】本実施例の電流制御装置においては、図１
の最左部の電流指令発生器１よりモータ９に付与すべき
電流の特性を示す電流指令を偏差処理器２に出力する。
この偏差処理器２においては、電流センサ８で検出した
モータ９に付与されるモータ電流と前記電流指令との差
を演算し、その差を電流アンプ３に向けて出力する。こ
の電流アンプ３においては、偏差処理器２の出力信号を
増幅して、図２の（１）″で示す電流アンプ出力を比較
器５の２つの比較器５ａ、５ｂの−側入力端子と＋側入
力端子とに向けて出力する。これらの２つの比較器５
ａ、５ｂの＋側入力端子、−側入力端子には、それぞれ
三角波信号発生器４から、図２の（２）″で示す三角波
信号出力が入力される。そして、比較器５の２つの比較
器５ａ、５ｂにおいては、電流アンプ３の出力信号と三
角波信号発生器４の出力信号とを比較し、図２の
（３）″および（４）″で示すＰＷＭ（パルス幅変調）
信号をデッドタイム回路６に向けて出力する。このデッ
ドタイム回路６においては、パワーアンプ７内のパワー
デバイスの上下短絡防止のため、図２の（３）″および
（４）″で示す比較器５の出力信号の立上り（パワーア
ンプ７内のパワーデバイスをＯＦＦからＯＮにする箇
所）を所定のｔｄ時間だけ遅らせて、図２の（５）″お
よび（６）″で示すデッドタイム回路出力を遅延回路１
０に向けて出力する。この遅延回路１０においては、デ
ッドタイム回路出力信号を所定のｔＬ時間だけ遅らせ
て、図２の（７）″および（８）″で示す遅延回路出力
をパワーアンプ７に向けて出力する。この所定のｔＬ時
間は、パワーアンプ７の動作に伴って発生し、電流セン
サ８により検出されるモータ９の電流中に含まれるノイ
ズによりチャッタリングを起こす等の影響を受けないと
ころまでデッドタイム回路６の出力信号を強制的に遅ら
せるに必要な長さに設定されている。そして、パワーア
ンプ７においては、遅延回路１０の前記出力信号を受け
てモータ９に電力を供給する。この時のモータ９に流れ
る電流値が電流センサ８により検出されて前記偏差処理
器２にフィードバックされる。本実施例においては、パ
ワーアンプ７の動作に伴って発生するノイズが、図２の
（１）″で示す電流アンプ出力にピーク部分ａ″、ｂ″
として現れるが、図７の従来例と比較して、遅延回路１
０によりデッドタイム回路出力信号をｔＬ時間だけ遅ら
せている分だけ当該ピーク部分ａ″、ｂ″も遅れ、三角
波信号にノイズがかからなくなる。従って、図２の
（３）″および（４）″で示す比較器出力信号並びに同
図の（５）″および（６）″で示すデッドタイム回路出
力にチャッタリングが発生することがなくなり、電流指
令発生器１の電流指令に忠実に対応した適正な電流をパ
ワーアンプ７からモータ９に付与することができる。

【００２０】図３は遅延回路１０の具体的な実施例を示
す。

【００２１】本実施例の遅延回路１０はデッドタイム回
路６の機能も発揮できるように形成されている。

【００２２】図３において、最左部の比較器５の２つの
比較器５ａ、５ｂの各出力端子は、遅延回路１０の２つ
の比較器１０ａ、１０ｂの＋側入力端子にそれぞれ抵抗
Ｒ1、Ｒ2 およびコンデンサＣを介して接続されてい
る。各比較器１０ａ、１０ｂの−側入力端子は接地され
ている。

【００２３】次に、本実施例の遅延回路１０の作用を図
４を用いて説明する。

【００２４】この図４の各波形は本実施例装置の構成各
部の出力信号を示し、（ａ）および（ｂ）は各比較器５
ａ、５ｂの出力波形、（ｃ）および（ｄ）は抵抗Ｒ1 、
Ｒ2およびコンデンサＣにより構成される回路の出力波
形（比較器１０ａ、１０ｂへの入力波形である）、
（ｅ）および（ｆ）は各比較器１０ａ、１０ｂの出力波
形を示している。

【００２５】比較器５を形成する各比較器５ａ、５ｂの
出力波形（ａ）および（ｂ）の電圧は、比較器５の電源
電圧を例えば±１５Ｖとすると、約±１５Ｖの値とな
る。これらの比較器５ａ、５ｂの出力は、それぞれ抵抗
Ｒ1 、Ｒ2 およびコンデンサＣにより構成される回路を
通ることにより、図４の（ｃ）および（ｄ）で示すよう
に、立上り、立下りの波形が抵抗Ｒ1 、Ｒ2 およびコン
デンサＣで決定される遅れを有するようになる。これら
の立上り、立下りに遅れを有する前記信号（ｃ）および
（ｄ）は、次に比較器１０ａ、１０ｂにおいてＧＮＤレ
ベルと比較される。そして、各比較器１０ａ、１０ｂか
ら、図４の（ｅ）および（ｆ）に示すように、前記各比
較器５ａ、５ｂの出力波形（ａ）および（ｂ）の立上り
および立下りをｔ1 時間もしくはｔ2 時間遅延させた波
形の出力信号がパワーアンプ８に向けて出力される。

【００２６】この時の遅延時間ｔ1 およびｔ2 は下式 ｔ1 ＝（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）Ｃ・ｌｎ(1/2) ｔ2 ＝Ｒ1 Ｃ・ｌｎ(1/2) によって得られる。

【００２７】本実施例においては、立上りと立下りで遅
延時間をｔ1 −ｔ2 ＝ｔｄの関係にすることにより、遅
延回路１０がデッドタイム回路６の機能も発揮できるよ
うに形成されている。

【００２８】なお、本実施例においては、抵抗Ｒ1 、Ｒ
2 およびコンデンサＣを利用し、アナログ的に遅延時間
ｔ1 およびｔ2 を作り出したが、ワンショット等の素子
を利用し、デジタル式に遅延時間を作り出しても同効果
が得られることはいうまでもない。

【００２９】また、遅延時間ｔ1 およびｔ2 は固定でも
効果はあるが、これらをｔ1 −ｔ2＝ｔｄの関係を保ち
つつ、例えば電流アンプ３の出力レベルに応じて可変と
するようなものに形成すると、より適正な電流制御を行
なうことができる。

【００３０】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、必要に応じて変更することができる。

【００３１】

【発明の効果】このように本発明の電流制御装置は構成
され作用するものであるから、（１） ノイズに影響さ
れることなく常に適正な電流を付与することができ、
（２） ノイズの発生するタイミングを三角波信号に対
してずらさせ、三角波信号にノイズがかかることを防止
して、チャッタリングの発生を皆無とさせて電流制御性
を向上させることができ、（３） トルクの急激な変動
を防止して異音等の発生をなくすることができ、（４）
ローパスフィルタ等を付加することなくノイズに対す
る影響を低減させて応答性の劣化を招くことがない等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電流制御装置の１実施例を示すブロッ
ク図

【図２】本発明装置の構成各部の出力信号を示す波形図

【図３】本発明の遅延回路の１実施例を示す回路図

【図４】図３の遅延回路の構成各部の出力信号を示す波
形図

【図５】従来の電流制御装置の１例を示すブロック図

【図６】従来装置の構成各部の出力信号を示す波形図

【図７】ノイズが発生した時の従来装置の構成各部の出
力信号を示す波形図

【符号の説明】

１ 電流指令発生器 ２ 偏差処理器 ３ 電流アンプ ４ 三角波発生器 ５、５ａ、５ｂ、１０ａ、１０ｂ 比較器 ６ デッドタイム回路 ７ パワーアンプ ８ 電流センサ ９ モータ １０ 遅延回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 付与する電流の特性を電流指令として発
   する電流指令発生器と、出力された電流を検出する電流
   センサと、前記電流指令と検出された出力電流との差を
   求める偏差処理器と、この偏差処理器の出力を増幅する
   電流アンプと、三角波信号を発生する三角波信号発生器
   と、前記電流アンプの出力信号と前記三角波信号とを比
   較する比較器と、この比較器の出力信号の立上りを所定
   時間だけ遅らせたデッドタイム回路出力を出力するデッ
   ドタイム回路と、このデッドタイム回路出力に応じた電
   流を外部に出力するパワーアンプとを有する電流制御装
   置において、前記デッドタイム回路の出力信号を強制的
   に遅らせる遅延回路を設けたことを特徴とする電流制御
   装置。