JPH09149685A

JPH09149685A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JPH09149685A
Application number: JP7301718A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Urata; 滋宣浦田; Akihito Uetake; 昭仁植竹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1997-06-06
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JP3293435B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な回路構成で、永久磁石型ブラシレスモー
タの力行および回生を行うことができ、かつＰＡＭ制御
方式とＰＷＭ制御方式とを切り換えることにより効率良
くモータ駆動し得るモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置１は、ブラシレスモータ
２、チョッパ５、平滑コンデンサ６、インバータ７、制
御回路８、モータ電流センサー９およびロータ位置セン
サー１１を有し、その入力側には直流電圧源３が接続さ
れている。制御回路８では、モータ電流センサー９から
の検出値に基づいて指令電圧ｖｃを生成し、このｖｃを
−ＶＲ＋ＶＩ、電圧０、ＶＩと比較する。ｖｃ＞ＶＩの
場合、ＰＡＭ制御方式で力行、ＶＩ＞ｖｃ＞０の場合、
ＰＷＭ制御方式で力行、０＞ｖｃ＞−ＶＲ＋ＶＩの場
合、ＰＡＭ制御方式で回生、−ＶＲ＋ＶＩ＞ｖｃの場
合、ＰＷＭ制御方式で回生が行れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石型ブラシ
レスモータを駆動するモータ駆動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】直流電圧を交流電圧に変換してモータ駆
動を行う装置としては、例えば、特開平６−１０５５６
３号公報に記載された電動機駆動装置が知られている。

【０００３】この電動機駆動装置は、整流回路と、昇圧
回路と、インバータと、電動機制御装置と、直流電圧の
フィードバックループとを有し、交流電源から供給され
た交流電力を可変電圧、可変周波数の交流電力に変換
し、これをモータに供給することにより、このモータ
（３相誘導電動機）を速度指令値に応じて可変速度制御
するよう構成されている。

【０００４】この場合、単に入力電圧を変圧するだけで
はなく、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを切り換
え、両方式の長所をいかしてモータを駆動するようにな
っている。

【０００５】しかしながら、前記公報では、モータ力行
中でのＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換え方
式ついては述べられているが、モータで電力回生ブレー
キを使用する場合の駆動制御、特に力行と回生とを交え
たＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換え方式に
ついては何ら言及されていない。

【０００６】また、例えば実際の電気車（例えば、電気
自動車）等では、モータの発生するトルクを制御するこ
とが望ましいが、モータは印可電圧とモータが発生する
逆起電圧との大小関係でモータ電流が流れトルクを発生
するため、モータの逆起電圧にバラツキが想定される場
合には、モータ電流のフィードバック制御が欠かせな
い。このため、前記電動機駆動装置の方式を使用した場
合には、直流電圧とモータ電流との２つのフィードバッ
クループが必要となり、これにより制御回路が複雑化す
るといった問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡易
な回路構成で、永久磁石型ブラシレスモータの力行およ
び回生（４象限運転）を行うことができ、かつＰＡＭ制
御方式とＰＷＭ制御方式とを切り換えることにより効率
良く永久磁石型ブラシレスモータを駆動し得るモータ駆
動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（８）の本発明により達成される。

【０００９】（１）昇圧および降圧が可能なチョッパ
と、インバータと、電流センサーとを有し、ＰＡＭ制御
方式とＰＷＭ制御方式とを切り換えて永久磁石型ブラシ
レスモータを駆動するモータ駆動装置であって、前記電
流センサーからの検出値に基づいて交流出力電圧値を
得、力行においては、前記交流出力電圧値を所定のしき
い値と比較することにより、ＰＡＭ制御方式またはＰＷ
Ｍ制御方式のいずれか一方を選択し、回生においては、
少なくともＰＡＭ制御方式を実行してモータ駆動するこ
とを特徴とするモータ駆動装置。

【００１０】（２）昇圧および降圧が可能なチョッパ
と、インバータと、電流センサーとを有し、ＰＡＭ制御
方式とＰＷＭ制御方式とを切り換えて永久磁石型ブラシ
レスモータを駆動するモータ駆動装置であって、前記電
流センサーからの検出値に基づいて交流出力電圧値を
得、この交流出力電圧値を所定のしきい値と比較するこ
とにより、力行および回生のそれぞれにおいて、ＰＡＭ
制御方式またはＰＷＭ制御方式のいずれか一方を選択し
てモータ駆動することを特徴とするモータ駆動装置。

【００１１】（３）前記交流出力電圧値に対し、ＰＡ
Ｍ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換えを連続的に行
う上記（１）または（２）に記載のモータ駆動装置。

【００１２】（４）前記交流出力電圧値に基づいて、
前記チョッパまたはインバータの時比率を求め、それら
の時比率で前記ＰＡＭ制御方式またはＰＷＭ制御方式を
実行する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のモ
ータ駆動装置。

【００１３】（５）前記交流出力電圧値の上限と下限
とを制限するリミッタ回路を有する上記（１）ないし
（４）のいずれかに記載のモータ駆動装置。

【００１４】（６）力行または回生の指令を出す指令
手段を有し、前記リミッタ回路は、この指令手段からの
力行または回生の指令に反しないように前記交流出力電
圧値の上限と下限とを制限する上記（５）に記載のモー
タ駆動装置。

【００１５】（７）少なくとも２つのしきい値が設定
されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の
モータ駆動装置。

【００１６】（８）前記電流センサーは、前記永久磁
石型ブラシレスモータに流れる電流を検出するモータ電
流センサーである上記（１）ないし（７）のいずれかに
記載のモータ駆動装置。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のモータ駆動装置を
添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明のモータ駆動装置の構成例
を示すブロック図である。

【００１９】同図に示すように、モータ駆動装置１は、
ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを適宜切り換えて、
永久磁石型ブラシレスモータ（ＤＣブラシレスモータ）
２を駆動する装置、特に永久磁石型ブラシレスモータ２
の発生トルクを制御する装置である。以下、「永久磁石
型ブラシレスモータ」を単に「ブラシレスモータ」とい
う。

【００２０】モータ駆動装置１は、ブラシレスモータ２
と、昇圧および降圧が可能なチョッパ（電流可逆チョッ
パ）５と、平滑コンデンサ６と、インバータ７と、チョ
ッパ５およびインバータ７等の駆動（作動）を制御する
制御回路（制御手段）８と、電流センサーとして、ブラ
シレスモータ２に流れる電流を検出するモータ電流セン
サー９と、ブラシレスモータ２に設けられたロータ位置
センサー１１とを有している。また、モータ駆動装置１
の入力側には、電源として、直流電圧源３が接続されて
いる。

【００２１】ブラシレスモータ２の発生トルクの制御
は、制御回路８が司っており、この制御回路８は、電流
センサー９によって検出されたモータ電流値（検出値）
と、ブラシレスモータ２に設けられたロータ位置センサ
ー１１からの信号とに基づいて、後述するモータ電流指
令に従うようにチョッパ５およびインバータ７をそれぞ
れ制御し、ブラシレスモータ２の正負の発生トルクを制
御して、ブラシレスモータ２の力行・回生運転（４象限
運転）を実現する。

【００２２】チョッパ５は、例えば、インダクタ４と、
第１のスイッチング素子５１および第２のスイッチング
素子５２と、各スイッチング素子に設けられた第１のダ
イオード５３および第２のダイオード５４とで構成され
る。

【００２３】このチョッパ５は、直流電圧源３からイン
バータ７、ブラシレスモータ２側に電力を供給する場
合、すなわちブラシレスモータ２を力行運転する場合に
は、直流電圧源３の電圧を昇圧してインバータ７に供給
する。また、インバータ７、ブラシレスモータ２側から
直流電圧源３に電力を供給する場合、すなわちブラシレ
スモータを回生運転（回生制動）する場合には、インバ
ータ７側の平滑コンデンサ６の端子電圧を降圧して直流
電圧源３に供給する。

【００２４】図２は、図１に示すモータ駆動装置１のイ
ンバータ７の構成例を示す回路図である。

【００２５】同図に示すように、インバータ７は、例え
ば、第１のスイッチング素子７１、第２のスイッチング
素子７２、第３のスイッチング素子７３、第４のスイッ
チング素子７４、第５のスイッチング素子７５および第
６のスイッチング素子７６と、各スイッチング素子に設
けられた第１のダイオード７１ａ、第２のダイオード７
２ａ、第３のダイオード７３ａ、第４のダイオード７４
ａ、第５のダイオード７５ａおよび第６のダイオード７
６ａとを有する電圧型インバータで構成される。

【００２６】この場合、第１のスイッチング素子７１と
第２のスイッチング素子７２の接続点と、ブラシレスモ
ータ２の三相巻線のうちのｕ相とが接続され、第３のス
イッチング素子７３と第４のスイッチング素子７４の接
続点と、ブラシレスモータ２の三相巻線のうちのｖ相と
が接続され、第５のスイッチング素子７５と第６のスイ
ッチング素子７６の接続点と、ブラシレスモータ２の三
相巻線のうちのｗ相とが接続されている。

【００２７】このインバータ７は、ロータ位置センサー
１１からのブラシレスモータ２のロータ位置情報によっ
て定まる所定の相、すなわち所定のモータ巻き線に通電
し、ブラシレスモータ２を力行、回生運転するよう制御
回路８により制御される。

【００２８】なお、前記チョッパ５やインバータ７の各
スイッチング素子としては、例えば、バイポーラトラン
ジスタ、電界効果トランジスタ、サイリスタ等が用いら
れる。

【００２９】以下、前述したチョッパ５の昇圧動作およ
び降圧動作を説明する。この場合、各スイッチング素子
や各ダイオードでの電圧降下は無視できるものとして説
明する。

【００３０】まず、チョッパ５の昇圧動作の説明をす
る。図１に示すように、第２のスイッチング素子（下ア
ームのスイッチング素子）５２をオンとすることによ
り、直流電圧源３からインダクタ４を経た回路が短絡
し、インダクタ４に電流が流れる。このとき、直流電圧
源３とインダクタ４にかかる電圧はほぼ０となる。次に
第２のスイッチング素子５２をオフとすると、インダク
タ４に蓄えられたエネルギーは第１のダイオード（上ア
ームのダイオード）５３を経て平滑コンデンサ６を充電
する。このとき直流電圧源３とインダクタ４にかかる電
圧は平滑コンデンサ６の端子電圧となる。上記のオン、
オフ動作が繰り返される定常状態においては、インダク
タ４はスイッチオンで直流電圧源３から吸収したエネル
ギーをスイッチオフで平滑コンデンサ６に放出するとい
う動作を繰り返し、このときインダクタ４でのエネルギ
ーの消費を無視できるとするとインダクタ４にかかる平
均電圧は０であり、その結果平滑コンデンサ６に発生す
る平均電圧は、第２のスイッチング素子５２の一周期に
対するオン時間の比率である時比率（ｄｕｔｙ）により
下記数１に示す（１）式のように定まる。

【００３１】

【数１】

【００３２】インダクタ４がスイッチオンの期間に蓄え
たエネルギーを、スイッチオフの期間途中にすべて放出
してしまう場合、すなわちスイッチオフの途中に電流が
０になるような場合には、インダクタ４の平均電圧は０
にはならず、上記（１）式の関係は成り立たない。具体
的には、直流電圧源３の電圧Ｖ_DC（入力電圧）と時比率
ｄｕｔｙとを上記（１）式に代入して求まるＶ_LINKより
も、実際の平滑コンデンサ６の端子電圧がすでに高い場
合がこれに相当する。このような場合でも、入力電流が
負になり平滑コンデンサ６の端子電圧を下げる動きに及
ぶことはなく、またエネルギーもほとんど移動しないた
め、動作停止状態とみなすことができる。この特徴を利
用して、例えば、運転開始時に時比率を０から徐々に上
昇するように制御することにより、チョッパ５の入力
側、出力側の電位を直接読み取らずとも安全に運転の開
始ができ、また運転停止時に時比率０を出力するように
制御すれば安全に運転の停止ができる。さらなる特徴と
して、第１のダイオード５３の存在により、直流電圧源
３の電圧よりも平滑コンデンサ６の端子電圧を低くする
ことはできない。

【００３３】次にチョッパ５の降圧動作を説明する。第
１のスイッチング素子（上アームのスイッチング素子）
５１をオンとすることにより平滑コンデンサ６からイン
ダクタ４を経て直流電圧源３に向かって電流が流れる。
このとき直流電圧源３とインダクタ４には、平滑コンデ
ンサ６の端子電圧が印加される。続いて第１のスイッチ
ング素子５１をオフとすると、インダクタ４の電流の連
続性から、第２のダイオード（下アームのダイオード）
５４がオンし、直流電圧源３、インダクタ４、第２のダ
イオード５４に循環電流が流れる。このとき、直流電圧
源３とインダクタ４にかかる電圧は０となる。上記オ
ン、オフ動作が繰り返される定常状態において、インダ
クタ４は、スイッチオンの期間で吸収した電圧（エネル
ギー）を、スイッチオフの期間に放出するという動作を
繰り返す。先に述べた昇圧動作と同様にインダクタ４に
かかる平均電圧は０であるとすると、直流電圧源３にか
かる平均電圧は第１のスイッチング素子５１の一周期に
対するオン時間の比率である時比率（ｄｕｔｙ）により
下記数２に示す（２）式のように定まる。

【００３４】

【数２】

【００３５】昇圧動作の場合とまったく同様に、インダ
クタ４がスイッチオンの期間に蓄えたエネルギーをスイ
ッチオフの期間の途中にすべて放出してしまう場合、す
なわちスイッチオフの途中に電流が０になるような場合
には、インダクタ４の平均電圧は０にはならず上記
（２）式の関係は成り立たない。具体的には、平滑コン
デンサ６の端子電圧Ｖ_LINKと時比率ｄｕｔｙとを上記
（２）式に代入して求まるＶ_DCよりも、実際の直流電圧
がすでに高い場合がこれに相当する。このような場合で
も入力電流が正になり直流電圧を下げる動きに及ぶこと
はなく、またエネルギーもほとんど移動しないため、動
作停止状態とみなすことができる。昇圧動作の場合と同
様に、この特徴を利用して、例えば、運転開始時に時比
率を０から徐々に上昇するように制御すれば、チョッパ
入力側、出力側の電位を直接読み取らずとも安全に運転
の開始ができ、また運転停止時には時比率０を出力する
ように制御すれば安全に運転の停止ができる。

【００３６】前述した昇圧、降圧動作の定常状態に関し
て、インダクタ４はスイッチングの一周期の間電流の連
続を保つ十分なインダクタンスを持ち、平滑コンデンサ
６は同じくスイッチングの一周期の間端子電圧変動が無
視できる十分な容量を持つように、それぞれ設定されて
いる。

【００３７】なお、モータ駆動装置１では、第１または
第２のスイッチング素子５１、５２を所定の時比率で作
動させることにより、前記チョッパ５での降圧または昇
圧駆動、すなわちＰＡＭ制御方式を実行する。

【００３８】次に、図１〜図３に基づいてインバータ７
の動作を説明する。前述したように、インバータ７は、
合計で６つのスイッチング素子７１〜７６を有してお
り、これによりブラシレスモータ２の三相巻線のいずれ
の相も平滑コンデンサ６の正端子、負端子に任意に接続
することができるようになっている。このため、ブラシ
レスモータ２の三相巻線に印加される電圧の極性を自由
に選ぶことが可能となる。実際には、ブラシレスモータ
２の特性を考慮して各スイッチング素子７１〜７６のオ
ン、オフの選択がそれぞれなされる。以下、このような
インバータ７の各スイッチング素子７１〜７６のそれぞ
れのオン、オフの組み合わせを通電パターンという。

【００３９】ブラシレスモータ２では、そのモータが発
生する交流逆起電圧の位相は、ロータの位置により一意
に定まる。よって、モータ駆動装置１では、ロータ位置
センサー１１によって検出されるロータ位置に合わせて
最適な通電パターンが選ばれ、直流−交流変換が行われ
る。

【００４０】図２に示すように、モータ電流を実際に流
すためには、力行では少なくとも、第１、第３および第
５のスイッチング素子７１、７３および７５（上アーム
の各スイッチング素子）のうちの１つと、第２、第４お
よび第６のスイッチング素子７２、７４および７６（下
アームの各スイッチング素子）のうちの１つとがそれぞ
れオンしてブラシレスモータ２に電圧を印加することが
必要である。これら２つのスイッチング素子がオンして
いる状態で、どちらか一方のスイッチング素子をＰＷＭ
制御することを考えると、そのＰＷＭ制御されるスイッ
チング素子とモータ巻き線に含まれるインダクタンス成
分とが連係して、前述したチョッパ５と等価な回路を構
成する。

【００４１】この場合、平滑コンデンサ６の端子電圧か
らブラシレスモータ２に対しては、前述したチョッパ５
の降圧駆動に相当し、ブラシレスモータ２に発生する逆
起電圧から平滑コンデンサ６の端子電圧に対しては、前
述したチョッパ５の昇圧駆動に相当する。また、インバ
ータ７の各ダイオード７１ａ〜７６ａによりブラシレス
モータ２で発生した逆起電圧は全波整流されるので、前
述したチョッパ５の場合と同様に、平滑コンデンサ６の
端子電圧をモータ逆起電圧より低くすることは通常はで
きない。

【００４２】図３は、図１に示すモータ駆動装置１の制
御回路８の構成例を示すブロック図である。

【００４３】同図に示すように、制御回路８は、ＰＩ制
御器８１、パルス幅変換器８２、電流補正器８３および
ＰＷＭ混合・分配器８４により構成されている。

【００４４】ロータ位置センサー１１からのロータ位置
信号と通電パターンとによるスイッチング素子の選択
は、ＰＷＭ混合・分配器８４が行う。本実施例でこのＰ
ＷＭ混合・分配器８４が使用している通電パターンを下
記表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】上記表１に示すように、ブラシレスモータ
２に回転力を発生させる力行モード（駆動モード）で
は、いわゆる１２０°通電パターンに従い、ロータ位置
センサー１１の６通りの正規なロータ位置信号のそれぞ
れに対して、表１中「オン」で示した上アームのスイッ
チング素子と、表１中「ＰＷＭ」で示した下アームのス
イッチング素子とを用いてブラシレスモータ２に電圧を
印加する。そして、下アームのスイッチング素子では、
ＰＷＭ信号（ＰＷＭ制御信号）を混合し、これによりイ
ンバータ７での降圧駆動、すなわちＰＷＭ制御方式を実
行する。

【００４７】また、ブラシレスモータ２に回転制止力を
発生させる回生モードでは、ロータ位置センサー１１か
らのロータ位置信号にかかわらず、上アームの各スイッ
チング素子、すなわちスイッチング素子７１、７３およ
び７５はすべてオフ、下アームの各スイッチング素子、
すなわちスイッチング素子７２、７４および７６ではす
べてＰＷＭ信号を混合させ、これによりインバータ７で
の昇圧駆動、すなわちＰＷＭ制御方式を実行する。この
ｕ、ｖおよびｗ相の全相を短絡する形の回生モードで
は、モータ巻線のインダクタンス成分に蓄えられるエネ
ルギー量は、ブラシレスモータ２の逆起電圧値に比例す
る。従って、回生時には、逆起電圧の高い相より優先的
に回生電流が引き出されることになり、このためブラシ
レスモータ２の逆起電圧の位相に合わせて駆動相を明示
的に指定しなくとも十分な回生特性が得られる。

【００４８】次に、制御回路８の動作の概略を説明す
る。本実施例では、ブラシレスモータ２の発生トルクを
制御することが主目的であり、また、ブラシレスモータ
２の発生トルクはブラシレスモータ２に流れる電流値に
比例することから、指令値としてはモータ電流値を受け
付ける。

【００４９】すなわち、モータ駆動装置１の制御回路８
には、図示しない操作手段（例えば、アクセル）が接続
されている。この操作手段を操作すると、それに応じて
この操作手段からＰＩ制御器８１に、モータ電流指令が
入力される。このモータ電流指令は、ブラシレスモータ
２に流す電流の目標値を示す。この場合、モータ電流指
令が正の場合には力行指令を意味し、モータ電流指令が
負の場合には回生指令を意味する。従って、前記操作手
段により、力行また回生の指令を出す指令手段が構成さ
れる。

【００５０】図１に示すように、ブラシレスモータ２の
三相巻線の所定の２相、すなわちｕ相およびｗ相には、
モータ電流センサー９が設けられている。

【００５１】図３に示すように、モータ電流センサー９
により検出されたｕ相モータ電流およびｗ相モータ電流
は、それぞれ電流補正器８３に入力される。また、パル
ス幅変換器８２から電流補正器８３には、力行モードと
回生モードとの別を示す力行・回生モード信号が入力さ
れる。なお、力行・回生モード信号の生成方法は、後に
説明する。

【００５２】電流補正器８３では、前記ｕ相モータ電流
およびｗ相モータ電流と、力行・回生モード信号とに基
づいて検出モータ電流が生成され、この検出モータ電流
は、ＰＩ制御器８１に入力される。この検出モータ電流
は、ブラシレスモータ２に流れている電流に相当する。
なお、検出モータ電流の生成方法は、後に説明する。

【００５３】ＰＩ制御器８１には、さらに、パルス幅変
換器８２から力行・回生モード信号が入力され、このＰ
Ｉ制御器８１では、力行・回生モード信号と、モータ電
流指令と、検出モータ電流とに基づいて指令電圧（交流
出力電圧値）ｖｃを生成する。この指令電圧ｖｃは、ブ
ラシレスモータ２に印加する電圧の目標値、すなわちイ
ンバータ７から出力される電圧の目標値を示す。なお、
指令電圧ｖｃの生成方法は、後に説明する。

【００５４】指令電圧ｖｃは、ＰＩ制御器８１からパル
ス幅変換器８２に入力される。パルス幅変換器８２で
は、指令電圧ｖｃに基づいて、力行・回生モード信号を
生成するとともに、力行モードまたは回生モードの設定
を行う。この場合、指令電圧ｖｃが正の場合には力行モ
ード、指令電圧ｖｃが負の場合には回生モードの設定を
行う。前述したように、この力行・回生モード信号は、
パルス幅変換器８２からＰＩ制御器８１および電流補正
器８３にそれぞれ入力されるとともに、パルス幅変換器
８２からＰＷＭ混合・分配器８４にも入力される。

【００５５】また、パルス幅変換器８２では、指令電圧
ｖｃに基づいて、インバータＰＷＭ信号、チョッパ上ア
ームＰＷＭ信号、チョッパ下アームＰＷＭ信号が生成さ
れる。この際のパルス幅変換器８２の動作については、
後に詳述する。

【００５６】インバータＰＷＭ信号は、パルス幅変換器
８２からＰＷＭ混合・分配器８４に入力される。また、
チョッパ上アームＰＷＭ信号およびチョッパ下アームＰ
ＷＭ信号は、パルス幅変換器８２からチョッパ５に入力
される。なお、チョッパ５の第１のスイッチング素子５
１は、チョッパ上アームＰＷＭ信号に基づいて所定の時
比率で作動し、第２のスイッチング素子５２は、チョッ
パ下アームＰＷＭ信号に基づいて所定の時比率で作動す
る。

【００５７】ＰＷＭ混合・分配器８４では、力行・回生
モード信号と、インバータＰＷＭ信号と、ロータ位置信
号と、前記表１に示す通電パターンとに基づいて、イン
バータ７の作動を制御するインバータ駆動信号を生成す
る。このインバータ駆動信号は、ＰＷＭ混合・分配器８
４からインバータ７に入力される。なお、インバータ７
の各スイッチング素子は、それぞれ、インバータ駆動信
号に基づいて所定の時比率で作動する。

【００５８】次に、前述したＰＩ制御器８１、パルス幅
変換器８２および電流補正器８３について詳細に説明す
る。

【００５９】まず、電流補正器８３を説明する。図４
は、電流補正器８３の構成例を示すブロック図である。

【００６０】同図に示すように、電流補正器８３のｖ相
電流算出器８３１では、モータ電流センサー９により検
出されたｕ相のモータ電流およびｗ相のモータ電流よ
り、ｖ相のモータ電流が算出され、これらｕ相のモータ
電流、ｖ相のモータ電流およびｗ相のモータ電流は、そ
れぞれ、絶対値回路８３２、８３３および８３４により
モータ電流絶対値に変換される。そして、各相のモータ
電流絶対値は、それぞれ最大値検出器８３５に入力さ
れ、この最大値検出器８３５において、３つのモータ電
流絶対値のうちの最大値が選択される。この最大値は、
最大値検出器８３５から、増幅率が１倍の増幅器８３６
と、増幅率が−１倍の増幅器８３７にそれぞれ入力され
る。

【００６１】一方、切換スイッチ８３８は、力行・回生
モード信号に基づき、増幅器８３６と増幅器８３７とを
切り換える。すなわち、力行モードの場合には、切換ス
イッチ８３８が増幅器８３６側に切り換わり、回生モー
ドの場合には、切換スイッチ８３８が増幅器８３７側に
切り換わる。

【００６２】従って、力行モードの場合には、最大値検
出器８３５からの最大値がそのまま（正の値のまま）増
幅器８３６から出力され、回生モードの場合には、最大
値検出器８３５からの最大値が−１倍されて（負の値に
変換されて）増幅器８３６から出力される。

【００６３】この最大値は、検出モータ電流としてフィ
ードバックされ、トルク制御（電流制御）等に利用され
る。すなわち、前述したように、この電流補正器８３か
らの検出モータ電流はＰＩ制御器８１に入力される。

【００６４】なお、力行時には前述した１２０°通電の
通電パターンの通り基本的に３相のうちいずれか２相に
のみ電流を流す方式を採っており、また、回生時には明
示的に相を指定しないが力行時と同様な電流が流れるた
め、このようにモータ相電流の最大値を使用すること
は、なんら問題とならない。

【００６５】また、前述したチョッパ５の動作説明の通
り、第１または第２のスイッチング素子５１、５２のい
ずれをＰＷＭ駆動するかによってエネルギーの流れる方
向は一意に定まる。そのため、モータ電流の極性を直接
検出する必要はなく、第１または第２のスイッチング素
子５１、５２のいずれを駆動しているかという制御回路
８の内部の情報、すなわち力行・回生モード信号に基づ
いて、モータ電流の極性を決定し、これを電流制御のフ
ィードバック値として使用することができる。

【００６６】次に、ＰＩ制御器８１における指令電圧ｖ
ｃの生成方法を簡単に説明した上で、パルス幅変換器８
２を説明する。

【００６７】図５は、ＰＩ制御器８１の構成例を示すブ
ロック図、図６は、パルス幅変換器８２の動作を説明す
るための、指令電圧ｖｃと時比率との関係を示すグラフ
である。

【００６８】図５に示すように、ＰＩ制御器８１に入力
されたモータ電流指令の値は、検出モータ電流の値と大
小比較され、その差分値が誤差信号として処理される。
この場合、一般のＰＩ制御方法の通り、この誤差信号に
一定の定数を掛けた比例成分と、誤差信号を累積した誤
差積分信号に一定の定数を掛けた積分成分とを加えたも
のが指令電圧ｖｃとして出力される。

【００６９】すなわち、モータ電流指令およびフィード
バックされた検出モータ電流は、それぞれＰＩ制御器８
１の減算器８１１に入力され、モータ電流指令の値から
検出モータ電流の値を減じた値が誤差信号として、積分
器８１２および増幅器８１３のそれぞれに入力される。
増幅器８１３に入力された誤差信号は、Ｋｐ倍に増幅さ
れ、比例成分として加算器８１５に入力される。一方、
積分器８１２に入力された誤差信号は、積分器８１２で
累積され、誤差積分信号として増幅器８１４に入力さ
れ、この増幅器８１４に入力された誤差積分信号は、Ｋ
ｉ倍に増幅され、積分成分として加算器８１５に入力さ
れる。加算器８１５では、比例成分と積分成分とが加算
され、その加算値は、加算器８１５からリミッタ回路８
１６に入力される。リミッタ回路８１６では、所定の処
理がなされ、このリミッタ回路８１６から指令電圧ｖｃ
が出力される。なお、リミッタ回路８１６の動作等、こ
の他のＰＩ制御器８１の動作については、パルス幅変換
器８２の説明の後で説明する。

【００７０】次にパルス幅変換器８２について説明す
る。

【００７１】パルス幅変換器８２は、ＰＩ制御器８１か
ら入力される指令電圧ｖｃを後述する所定のしきい値と
比較し、（ＰＡＭ制御方式で力行）、（ＰＷＭ制御方式
で力行）、（ＰＡＭ制御方式で回生）、（ＰＷＭ制御方
式で回生）のうちのいずれか１つのパターンを選択、実
行する。

【００７２】この場合、図３に示すように、このパルス
幅変換器８２は、指令電圧ｖｃを、チョッパ５の第１の
スイッチング素子５１を作動させるチョッパ上アームＰ
ＷＭ信号と、チョッパ５の第２のスイッチング素子５２
を作動させるチョッパ下アームＰＷＭ信号と、インバー
タ７のスイッチング素子を作動させるインバータＰＷＭ
信号との３つのＰＷＭ信号に変換し、これらを出力す
る。

【００７３】また、前述したように、指令電圧ｖｃが正
の場合は力行モードを表し、負の場合は回生モードを表
すので、パルス幅変換器８２は、その内部で指令電圧ｖ
ｃが正または負のいずれであるかを判別して、力行・回
生モード信号を出力する。

【００７４】本実施例で使用している各ＰＷＭ信号への
変換方式は、それぞれ図６のグラフに示す通りである。
この場合、グラフの横軸はＰＩ制御器８１から入力され
る指令電圧ｖｃであり、縦軸はＰＡＭ、ＰＷＭ制御方式
におけるスイッチング素子の時比率ｄｕｔｙ、すなわち
一周期に対するスイッチング素子がオンの時間の割合で
ある。なお、図６に示す変換方式は、直流電圧源３の電
圧、すなわち想定する入力電圧（モータ駆動装置１の直
前の電圧）をＶＩ、考えられ得るモータ逆起電圧の全波
整流後の最大値、すなわち想定する回生時の最大発生電
圧をＶＲとした場合、ＶＩ＝４８Ｖ、ＶＲ＝４４８Ｖの
ときの例である。

【００７５】図６に示すように、このパルス幅変換器８
２では、第１のしきい値として「電圧０」、第２のしき
い値として「ＶＩ」、第３のしきい値として「−ＶＲ＋
ＶＩ」を用い、これらのしきい値と指令電圧ｖｃとの比
較を行う。ｖｃ＞ＶＩの場合には、ＰＡＭ制御方式で力
行が行なわれ、ＶＩ＞ｖｃ＞０の場合には、ＰＷＭ制御
方式で力行が行われ、０＞ｖｃ＞−ＶＲ＋ＶＩの場合に
は、ＰＡＭ制御方式で回生が行われ、−ＶＲ＋ＶＩ＞ｖ
ｃの場合には、ＰＷＭ制御方式で回生が行われる。

【００７６】本実施例で使用する指令電圧ｖｃから各Ｐ
ＷＭ信号の時比率ｄｕｔｙへの変換式を以下、順に示
す。これらの式は、前述したチョッパ５の動作の入出力
電圧の関係を使用し、指令電圧ｖｃから時比率ｄｕｔｙ
を逆算するように変形したものである。

【００７７】指令電圧ｖｃからインバータＰＷＭ信号の
時比率ｄｕｔｙへの変換式（インバータＰＷＭ信号変換
式）は、下記数３に示す（３）式の通りである。

【００７８】

【数３】

【００７９】指令電圧ｖｃからチョッパ上アームＰＷＭ
信号の時比率ｄｕｔｙへの変換式（チョッパ上アームＰ
ＷＭ信号変換式）は、下記数４に示す（４）式の通りで
ある。

【００８０】

【数４】

【００８１】指令電圧ｖｃからチョッパ下アームＰＷＭ
信号の時比率ｄｕｔｙへの変換式（チョッパ下アームＰ
ＷＭ信号変換式）は、下記数５に示す（５）式の通りで
ある。

【００８２】

【数５】

【００８３】なお、上記（３）式、（４）式、（５）式
のＶＲおよびＶＩは、それぞれ、予め所定値に設定され
ている（例えば、本実施例ではＶＩ＝４８Ｖ、ＶＲ＝４
４８Ｖ）。

【００８４】パルス幅変換器８２は、図示しないメモリ
ーおよび演算部を有し、そのメモリーには、前記（３）
式〜（５）式が記憶されている。パルス幅変換器８２
は、前記演算部において、指令電圧ｖｃを前記（３）式
〜（５）式に代入して、各時比率ｄｕｔｙを算出する
（求める）。そして、求めた各時比率ｄｕｔｙに基づい
て、インバータＰＷＭ信号、チョッパ上アームＰＷＭ信
号およびチョッパ下アームＰＷＭ信号を生成し、これら
を出力する。

【００８５】モータ駆動装置１では、いずれのＰＷＭ信
号への変換も指令電圧ｖｃに対して一意に行われ、この
回路内では、例えば、力行モードと回生モードとの切り
換えや、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換え
のためのヒステリシス発生等、内部状態を考慮する必要
がないという利点を有する。

【００８６】これについてさらに詳しく説明すると、図
６に示すように、チョッパ上アームＰＷＭ信号とチョッ
パ下アームＰＷＭ信号は、指令電圧ｖｃが０〜４８Ｖの
範囲で共に時比率ｄｕｔｙが０であり、指令電圧ｖｃが
滑らかに推移する限りにおいては、チョッパ５の動作モ
ードの変化（力行モードと回生モードとの切り換えや、
ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換え）に際
し、第１のスイッチング素子５１と第２のスイッチング
素子５２とが同時に切り換わることがなく、上下アーム
の短絡を防止するための休止期間を必要としない。

【００８７】また、インバータ７での動作モードの推移
に関しても、回生モードでの指令電圧ｖｃが−４００Ｖ
〜０の間は時比率ｄｕｔｙが０、すなわち、前記表１に
示すように、６つのスイッチング素子の時比率ｄｕｔｙ
がすべて０（オフ）であり、この場合、指令電圧ｖｃが
滑らかに推移する限りにおいては、インバータ７の動作
モードの変化（力行モードと回生モードとの切り換え
や、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換え）に
際し、前記と同様に上下アームの短絡を防止するための
休止期間を必要としない。

【００８８】すなわち、このモータ駆動装置１では、指
令電圧ｖｃに対し、力行モードと回生モードとの切り換
えや、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切り換えが
連続的に行われ、しかも、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御
方式とが同時に実行されることもない。

【００８９】また、チョッパ５、インバータ７等、制御
対象が複数ある場合、例えば、チョッパ５とインバータ
７の動作が同期していないと平滑コンデンサ６にエネル
ギーが蓄積されて過電圧状態になる等の不都合が生じる
ことがあるが、本実施例のモータ駆動装置１では、この
ような問題は生じない。その理由を以下説明する。

【００９０】前述したように、このパルス幅変換器８２
の動作によって、常に、チョッパ５およびインバータ７
のうちの一方がトルク制御を優先的に行い、他方は、ト
ルク制御に関与しない。すなわち、「−ＶＲ＋ＶＩ＞ｖ
ｃ＞−ＶＲ」の範囲および「ＶＩ＞ｖｃ＞０」の範囲で
は、インバータ７が作動して、ＰＷＭ制御方式により昇
圧または降圧が実行され、この際チョッパ５は、直流電
圧源３とブラシレスモータ２とを中継するにとどまる。
また、「０＞ｖｃ＞−ＶＲ＋ＶＩ」の範囲および「ｖｃ
＞ＶＩ」の範囲では、チョッパ５が作動して、ＰＡＭ制
御方式により昇圧または降圧が実行され、この際インバ
ータ７は、直流−交流間の変換を担当するにすぎない。

【００９１】また、前述したように、両者の切り換えは
連続的なものとして扱えるため、制御ループを組むにあ
たっても簡便である。

【００９２】なお、前記（３）式〜（５）式や前述した
説明では、定義域が不等号を用いて定義されているが、
境界となる３つの電圧値（３つのしきい値）、ＶＩ、０
および−ＶＲ＋ＶＩに関しては、どちらの領域に属して
もよい。

【００９３】この場合、例えば、指令電圧値ｖｃ＝０の
ときは、力行、回生のいずれのモードに含めてもよい
が、インバータ７の６つのスイッチング素子７１〜７６
をすべてオフにできることから、回生モードに含めるの
が好ましい。

【００９４】前述したように、本実施例で使用している
駆動方式では、チョッパ５の第１および第２のスイッチ
ング素子５１、５２のうちのいずれでスイッチングを行
うかによって、力行モードと回生モード、すなわちエネ
ルギーの流れる方向が一意に定まる。すなわち、力行モ
ードであれば、指令電圧ｖｃがブラシレスモータ２の逆
起電圧を下回っても回生が起こることはなく、逆に回生
モードであれば、指令電圧ｖｃがブラシレスモータ２の
逆起電圧を上回っても力行が起こることはない。

【００９５】従って、初期値として指令電圧ｖｃ＝０の
状態を選択するように制御回路８を設定するのが好まし
く、これにより、ブラシレスモータ２の回転の有無によ
る逆起電圧と、平滑コンデンサ６の残留電荷による平滑
コンデンサ６の端子電圧の大小にかかわらず、安全に、
ブラシレスモータ２の始動、運転、停止等を行うことが
できる。

【００９６】次に、図５に基づいて、ＰＩ制御器８１の
説明の続きを行う。ブラシレスモータ２に印加し得る電
圧（指令電圧）や、ブラシレスモータ２に流せる電流等
の大きさは有限であるため、ＰＩ制御器８１には、指令
電圧ｖｃの上限と下限とを制限するリミッタ回路８１６
が設けられている。このリミッタ回路８１６が作動する
と、リミッタ回路８１６から積分器８１２に積分停止信
号が出力され、積分器８１２が誤差信号の累積を停止
し、これにより不適当な誤差信号の累積が防止される。

【００９７】また、リミッタ回路８１６には、モータ電
流指令と力行・回生モード信号が入力されており、リミ
ッタ回路８１６は、これらの信号に基づいてそのリミッ
ト動作を変更するようになっている。この場合、リミッ
タ回路８１６は、操作手段（指令手段）からの力行また
は回生の指令に反しないように指令電圧ｖｃの上限と下
限とを制限する。

【００９８】図７は、リミッタ回路８１６への入力信号
（加算器８１５からの加算値）と、リミッタ回路８１６
からの出力信号（指令電圧ｖｃ）との関係を示すグラフ
である。

【００９９】モータ電流指令が正で力行指令であり、か
つ現在の運転モードがすでに力行モードにある場合は、
図７の（ａ）に該当する。この場合には、リミッタ回路
８１６は、指令電圧ｖｃの上限を所定値（本実施例では
４００Ｖ）に制限し、下限を０に制限する。力行モード
において指令電圧ｖｃの下限を０に制限することより、
加算器８１５からの加算値が負になっても、リミッタ回
路８１６から出力される指令電圧ｖｃは負にならず、回
生モードに入らないように制限される。

【０１００】また、モータ電流指令が負で回生指令であ
り、かつ現在の運転モードがすでに回生モードにある場
合は、図７の（ｂ）に該当する。この場合には、リミッ
タ回路８１６は、指令電圧ｖｃの上限を０に制限し、下
限を所定値（本実施例では−４４８Ｖ）に制限する。回
生モードにおいて指令電圧ｖｃの上限を０に制限するこ
とより、加算器８１５からの加算値が正になっても、リ
ミッタ回路８１６から出力される指令電圧ｖｃは正にな
らず、力行モードに入らないように制限される。

【０１０１】また、前記以外の場合は、図７の（ｃ）に
該当し、リミッタ回路８１６は、指令電圧ｖｃの上限を
所定値（本実施例では４００Ｖ）に制限し、下限を所定
値（本実施例では−４４８Ｖ）に制限する。この場合に
は、力行モードと回生モード間のモードの推移が許可さ
れる。

【０１０２】リミッタ回路８１６の動作に複数の制限動
作を設ける理由を以下説明する。

【０１０３】図８は、１２０°通電の通電パターンにお
ける無負荷時のブラシレスモータ２の電流波形を示すグ
ラフ、図９は、１２０°通電の通電パターンにおいて、
電流補正器８３から出力される検出モータ電流と、ブラ
シレスモータ２から発生するトルクとの関係を示すグラ
フである。

【０１０４】１２０°通電の通電パターンによってブラ
シレスモータ２を駆動する場合、トルクが０となるよう
に駆動してもブラシレスモータ２の電流波形は図８に示
す波形となる。このため、電流補正器８３から出力され
る検出モータ電流は、ブラシレスモータ２の発生するト
ルクに対して図９に示す特性となる。これは、厳密には
このトルク値以下の指令トルク（モータ電流指令に対応
する大きさのトルク）に対しては追従できないことを表
す。例えば、モータ電流指令＝０を入力し続けたとき、
場合によってはその誤差が累積し、指令電圧ｖｃが回生
すなわち負の最大値まで到達する可能性がある。

【０１０５】しかしながら、上述したようなリミッタ回
路８１６を付加することによって、モータ電流指令の極
性によって明白に力行または回生モードを指定しない限
りは力行モードと回生モードの切り換えは行われず、こ
の指令トルクに追従できないという問題を緩和すること
ができる。さらに、このように検出モータ電流対モータ
発生トルクの関係が原点を通る直線にならなくても制御
が可能となるため、モータ電流を検出する検出回路の必
要精度の低下や調整作業の省略が期待できる。

【０１０６】次に、モータ駆動装置１の動作を簡単に説
明する。

【０１０７】インバータ７でのＰＷＭ制御方式の実行中
は、力行時、回生時ともに従来のモータ制御方式とほぼ
同じ動作をする。

【０１０８】インバータ７をブラシレスモータ２の相切
り換えだけに使用するＰＡＭ制御方式では、チョッパ５
で投入する電力は、平滑コンデンサ６の端子電圧を上昇
させるので、これがブラシレスモータ２の逆起電圧より
も高くなった分だけブラシレスモータ２に電流が流れこ
み、ブラシレスモータ２でエネルギー変換されて力行ト
ルク出力に変換される。

【０１０９】また、ＰＡＭ制御方式において、チョッパ
５で平滑コンデンサ６の電荷を直流電圧源３に返還すれ
ば、返還された電力の分だけ平滑コンデンサ６の端子電
圧が減少し、ブラシレスモータ２の逆起電圧が平滑コン
デンサ６の電圧を上回れば、ブラシレスモータ２から電
流が流れ込み、この電流はブラシレスモータ２に回生ト
ルクを発生させる。

【０１１０】以上説明したように、モータ駆動装置１で
は、直流電圧のフィードバック制御を必要とせず、モー
タ電流のみのフィードバック制御で、ＰＡＭ制御方式と
ＰＷＭ制御方式とを切り換えて、ブラシレスモータ２の
４象限運転、すなわち力行運転または回生運転を行うこ
とができる。

【０１１１】この場合、モータ電流のみの１つのフィー
ドバックループでブラシレスモータ２のトルク制御を行
うことができ、これにより制御回路８等の回路構成を簡
素化することができる。

【０１１２】また、モードの切り換え時におけるデッド
タイムがなく、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式との切
り換えや、力行と回生との切り換えを連続的に円滑に行
うことができる。

【０１１３】また、直流電圧源３からの入力電圧をチョ
ッパ５により電力変換し昇圧してブラシレスモータ２に
印加でき、特に、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを
切り換えてブラシレスモータ２を駆動するため、ブラシ
レスモータ２の運転範囲の拡大や電流損失の低減が図れ
るとともに、ブラシレスモータ２の設計の自由度が広
い。

【０１１４】また、直流電圧源３からの入力電圧を昇圧
してブラシレスモータ２に印加できるので、所定の電力
に対して、ブラシレスモータ２に印加する電圧を高くし
電流を低くすることができる。これにより、導線の細径
化やブラシレスモータ２の巻線の細径化に寄与し、ブラ
シレスモータ２を小型化することができる。

【０１１５】また、直流電圧源３からの入力電圧を昇圧
してブラシレスモータ２に印加できるので、電圧が比較
的低い直流電圧源３を用いることができ、これにより電
源の小型化および安全性の向上が図れる。

【０１１６】モータ駆動装置１では、商用電源などから
の直流電圧源（蓄電池）３への充電回路を設置するにあ
たり、商用電源の整流回路のみを用意すれば、平滑コン
デンサ６およびチョッパ５をそれぞれ平滑コンデンサお
よび充電電流制御回路として併用することも可能であ
る。例えば、直流電圧源３への充電の際は、平滑コンデ
ンサ６の一端側へ整流回路のプラス側の端子を接続し、
他端側へ整流回路のマイナス側の端子を接続する。

【０１１７】本発明のモータ駆動装置は、例えば、電気
自動車、電気スクーター、フォークリフト等の各種電気
車等の永久磁石型ブラシレスモータを駆動するモータ駆
動装置に適用することができる。

【０１１８】以上、本発明のモータ駆動装置を、図示の
構成例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定され
るものではない。

【０１１９】例えば、前記本実施例では、昇圧および降
圧が可能なチョッパを１つのチョッパで構成している
が、本発明では、例えば、昇圧および降圧が可能なチョ
ッパを昇圧専用のチョッパと降圧専用のチョッパとで構
成してもよい。

【０１２０】また、本発明では、インバータ７は、電圧
型インバータに限らず、例えば、電流型インバータ等で
あってもよい。

【０１２１】また、本発明では、ブラシレスモータ２の
回生を行う場合には、ＰＷＭ制御方式（−ＶＲ＋ＶＩ＞
ｖｃ＞−ＶＲ）を省略してもよい。

【０１２２】また、前記本実施例では、電流センサーと
て、モータ電流センサー９を用いているが、本発明で
は、これに限らず、例えば、インバータ７への入力電流
を検出する電流センサーを設け、この電流センサーによ
る検出値に基づいてブラシレスモータ２の駆動を制御す
るように構成してもよい。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ駆
動装置によれば、電圧のフィードバック制御を必要とせ
ず、電流のみのフィードバック制御で、ＰＡＭ制御方式
とＰＷＭ制御方式とを切り換えて、ブラシレスモータの
駆動、特に、ブラシレスモータのトルク制御を行うこと
ができる。このため、フィードバックループの数が少な
く、制御回路等の回路構成を簡素化することができる。

【０１２４】また、電源電圧を昇圧してブラシレスモー
タに印加でき、特に、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式
とを切り換えてブラシレスモータを駆動できるため、ブ
ラシレスモータの運転範囲が広がり、電流損失が低減す
るとともに、ブラシレスモータの設計の自由度が向上す
る。

【０１２５】また、力行時のみならず回生時において
も、少なくともＰＡＭ制御方式を実行し、ブラシレスモ
ータを駆動するので、ブラシレスモータを安全に運転し
得る範囲が広がる。特に、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御
方式とを切り換えて、ブラシレスモータを駆動するの
で、ブラシレスモータを安全に運転し得る範囲がさらに
広がる。

【０１２６】例えば、本発明のモータ駆動装置を、電気
自動車、電気スクーター、フォークリフト等の電気車の
ブラシレスモータの駆動装置に用いた場合には、そのシ
ステム設計の自由度が拡大する。

【０１２７】また、本発明のモータ駆動装置によれば、
交流出力電圧値（指令電圧ｖｃ）を所定のしきい値と比
較して、ＰＡＭ制御方式またはＰＷＭ制御方式のいずれ
か一方を選択するので、モードの切り換え時におけるデ
ッドタイムを必要とせず、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御
方式との切り換えを連続的に円滑に行うことができる。

【０１２８】また、交流出力電圧値（指令電圧ｖｃ）の
下限と上限とを制限するリミッタ回路、特に、指令手段
からの力行または回生の指令に反しないように交流出力
電圧値の下限と上限とを制限するリミッタ回路を有する
場合には、ブラシレスモータの駆動をより適正かつ確実
に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ駆動装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１に示すモータ駆動装置のインバータの構成
例を示す回路図である。

【図３】図１に示すモータ駆動装置の制御回路の構成例
を示すブロック図である。

【図４】本発明における電流補正器の構成例を示すブロ
ック図である。

【図５】本発明におけるＰＩ制御器の構成例を示すブロ
ック図である。

【図６】本発明におけるパルス幅変換器の動作を説明す
るための、指令電圧ｖｃと時比率との関係を示すグラフ
である。

【図７】本発明におけるリミッタ回路への入力信号（加
算器からの加算値）と、リミッタ回路からの出力信号
（指令電圧ｖｃ）との関係を示すグラフである。

【図８】本発明における１２０°通電の通電パターンに
おける無負荷時のブラシレスモータの電流波形を示すグ
ラフである。

【図９】本発明における１２０°通電の通電パターンに
おいて、電流補正器から出力される検出モータ電流と、
ブラシレスモータから発生するトルクとの関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１モータ駆動装置２永久磁石型ブラシレスモータ３直流電圧源４インダクタ５チョッパ５１第１のスイッチング素子５２第２のスイッチング素子５３第１のダイオード５４第２のダイオード６平滑コンデンサ７インバータ７１第１のスイッチング素子７２第２のスイッチング素子７３第３のスイッチング素子７４第４のスイッチング素子７５第５のスイッチング素子７６第６のスイッチング素子７１ａ第１のダイオード７２ａ第２のダイオード７３ａ第３のダイオード７４ａ第４のダイオード７５ａ第５のダイオード７６ａ第６のダイオード８制御回路８１ＰＩ制御器８１１減算器８１２積分器８１３、８１４増幅器８１５加算器８１６リミッタ回路８２パルス幅変換器８３電流補正器８３１ｖ相電流算出器８３２〜８３４絶対値回路８３５最大値検出器８３６、８３７増幅器８３８切換スイッチ８４ＰＷＭ混合・分配器９モータ電流センサー１１ロータ位置センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】昇圧および降圧が可能なチョッパと、イ
ンバータと、電流センサーとを有し、ＰＡＭ制御方式と
ＰＷＭ制御方式とを切り換えて永久磁石型ブラシレスモ
ータを駆動するモータ駆動装置であって、前記電流センサーからの検出値に基づいて交流出力電圧
値を得、力行においては、前記交流出力電圧値を所定の
しきい値と比較することにより、ＰＡＭ制御方式または
ＰＷＭ制御方式のいずれか一方を選択し、回生において
は、少なくともＰＡＭ制御方式を実行してモータ駆動す
ることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】昇圧および降圧が可能なチョッパと、イ
ンバータと、電流センサーとを有し、ＰＡＭ制御方式と
ＰＷＭ制御方式とを切り換えて永久磁石型ブラシレスモ
ータを駆動するモータ駆動装置であって、前記電流センサーからの検出値に基づいて交流出力電圧
値を得、この交流出力電圧値を所定のしきい値と比較す
ることにより、力行および回生のそれぞれにおいて、Ｐ
ＡＭ制御方式またはＰＷＭ制御方式のいずれか一方を選
択してモータ駆動することを特徴とするモータ駆動装
置。
【請求項３】前記交流出力電圧値に対し、ＰＡＭ制御
方式とＰＷＭ制御方式との切り換えを連続的に行う請求
項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】前記交流出力電圧値に基づいて、前記チ
ョッパまたはインバータの時比率を求め、それらの時比
率で前記ＰＡＭ制御方式またはＰＷＭ制御方式を実行す
る請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ駆動装
置。
【請求項５】前記交流出力電圧値の上限と下限とを制
限するリミッタ回路を有する請求項１ないし４のいずれ
かに記載のモータ駆動装置。
【請求項６】力行または回生の指令を出す指令手段を
有し、前記リミッタ回路は、この指令手段からの力行ま
たは回生の指令に反しないように前記交流出力電圧値の
上限と下限とを制限する請求項５に記載のモータ駆動装
置。
【請求項７】少なくとも２つのしきい値が設定されて
いる請求項１ないし６のいずれかに記載のモータ駆動装
置。
【請求項８】前記電流センサーは、前記永久磁石型ブ
ラシレスモータに流れる電流を検出するモータ電流セン
サーである請求項１ないし７のいずれかに記載のモータ
駆動装置。