JPH1023778A - Srmモータのコンバータ回路 - Google Patents
Srmモータのコンバータ回路Info
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Abstract
縁電源、絶縁素子、及びゲートドライバを簡単な受動素
子に代替し、下側スイッチの動作により上側スイッチを
駆動して、PCBのサイズを減少させ、製造原価を減ら
し得るようにしたSRMモータのコンバータ回路を提供
しようとするものである。 【解決手段】 平滑コンデンサの接地部に接続され制御
信号によりスイッチングされる下側スイッチQ12と、
平滑コンデンサの高電圧部に接続され下側スイッチのス
イッチング動作に従いスイッチングされる上側スイッチ
Q11と、下側スイッチがターンオンされるときDCリ
ンクの電圧を分圧する抵抗R13,R14と、各該抵抗
により分圧された電圧を用いて上側スイッチのゲート電
圧を制御するコンデンサCgと、上側スイッチ及び下側
スイッチのスイッチング動作に従いモータを駆動させる
コイルL11とで構成される。
Description
itched Reluctance Motor 、以下SRMという)に係る
もので、詳しくは、上側スイッチと下側スイッチに必要
な絶縁電源、絶縁素子、及びゲートドライバを簡単な受
動素子に代替して、下側スイッチのスイッチング動作に
従い動作されるようにしたSRMのコンバータ回路に関
するものである。
定子8の突極と回転子9の突極とが6:4になったSR
Mの3相(A,B,C)モータの構造を有していた。そ
して、図8は、一般の非対称ブリッジコンバータの構成
図であって、平滑コンデンサC1,C2,C3の高電圧
部分(Upper Pole)に接続された上側スイッ
チQ1,Q3,Q5及び平滑コンデンサC1,C2,C
3の接地部(Lower Pole)に接続された下側
スイッチQ2,Q4,Q6と、外部制御回路から入力さ
れた通電信号に従いそれら上側スイッチQ1,Q3,Q
5及び下側スイッチQ2,Q4,Q6を駆動するゲート
ドライバ1〜6と、それら上側スイッチQ1,Q3,Q
5と逆並列に連結されたフリーホイーリングダイオード
(Free Wheeling Diode)D1,D
3,D5と、下側スイッチQ2,Q4,Q6と逆並列に
連結されたフリーホイーリングダイオードD2,D4,
D6と、を備えて構成されていた。図中、未説明符号R
1〜R9は抵抗を示す。
ッジコンバータの動作を説明する。先ず、SRMモータ
の駆動により回転子9が回転すると、センサ(図示され
ず)は固定子8に対する回転子9の相対的な回転位置を
検出して位置検出信号を出力し、該位置検出信号により
外部制御回路(図示されず)はTTL又はCMOS形態
の通電信号をゲートドライバ1〜6に夫々出力する。
前記通電信号により上側スイッチQ1,Q3,Q5と下
側スイッチQ2,Q4,Q6とを同時にターンオンさ
せ、各コイルLa,Lb,Lcを励磁させて、正方向の
トルクを発生させる。そして、パワーの調節のためにパ
ルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)をし、
この場合、上側スイッチQ1,Q3,Q5を同時にパル
ス幅変調させるか、又は、何れか一方のスイッチング損
失を減少させて効率を増大させる目的として一方のスイ
ッチはスイッチングさせ、他方のスイッチは通電だけを
させる。
a,Lb,Lcにより維持された電流はフリーホイーリ
ングダイオードD1〜D6を通ってDCリンク側にフリ
ーホイーリングされる。
来の非対称ブリッジコンバータは、各スイッチを駆動す
るため絶縁された電源と、光結合器又はパルストランス
フォーマを有したゲートドライバとを必要とするため、
PCBのサイズが増大し、値段が上昇するという問題点
があった。
子に必要な絶縁電源、絶縁素子、及びゲートドライバを
簡単な受動素子に代替し、下側スイッチの動作により上
側スイッチを駆動して、PCBのサイズを減少させ、製
造原価を減らし得るようにしたSRMのコンバータ回路
を提供しようとするものである。
SRMのコンバータ回路においては、平滑コンデンサの
接地部に接続されて制御回路から入力された制御信号に
よりスイッチングされる下側スイッチQ12と、平滑コ
ンデンサの高電圧部に接続されて該下側スイッチQ12
のスイッチング動作に従いスイッチングされる上側スイ
ッチQ11と、前記下側スイッチQ12がターンオンさ
れるときDCリンクの電圧を分圧する抵抗R13,R1
4と、それら抵抗R13,R14により分圧された電圧
を用いて上側スイッチQ11のゲート電圧を制御するコ
ンデンサCgと、上側スイッチQ11及び下側スイッチ
Q12のスイッチング動作に従いモータを駆動させるコ
イルL11と、を備えて構成されることを特徴とする。
明する。本発明に係るSRMのコンバータ回路において
は、図1に示すように、制御回路から入力された通電信
号の電圧を分圧する抵抗R11,R12と、平滑コンデ
ンサC11,C12の接地部に接続されてそれら抵抗R
11,R12により分圧された通電信号によりスイッチ
ングされる下側スイッチQ12と、平滑コンデンサC1
1,C12の高電圧部に接続された上側スイッチQ11
と、該上側スイッチQ11のゲート電圧を制御するコン
デンサCgと、DCリンク電圧を分圧する抵抗R13,
R14と、前記上側スイッチQ11のゲート電圧を所定
水準に維持させるツェナーダイオードZDと、上側スイ
ッチQ11及び下側スイッチQ12のスイッチング動作
に従いモータを駆動するコイルL11と、前記上側スイ
ッチQ11及び下側スイッチQ12に夫々逆並列に連結
されて該コイルL11の電流をフリーホイーリングさせ
るフリーホイーリングダイオードD11,D12と、を
備えて構成される。この場合、前記上側スイッチQ11
はPチャネルトランジスタで構成し、下側スイッチQ1
2はNチャネルトランジスタで構成する。図中、未説明
符号Rgは抵抗を示す。
るコイル巻線を構成した例であって、他の相に対するコ
イル巻線の構成も同様である。このように構成されたS
RMのコンバータ回路の動作に対し説明する。SRMの
コンバータ回路は、上側スイッチQ11及び下側スイッ
チQ12のスイッチング状態に従い励磁モード(Mag
netizing Mode)、瞬間モード(Self
Freewheeling)、及び阻止モード(De
magnetizing)に分けられて動作する。
(図示されず)から通電信号が入力して下側スイッチQ
12がターンオンされると、図2に示すように、C点の
電位は‘0’となり、DCリンクの電圧は抵抗R13,
R14により分圧されて、該抵抗R13の両端に掛る電
圧Vgsが上側スイッチQ11のゲートに入力する。こ
の時、前記電圧Vgsがしきい電圧Vth以上になる
と、上側スイッチQ11がターンオンされ、その等価回
路は図2に示したようである。よって、下側スイッチQ
12及び上側スイッチQ11がターンオンされてコイル
L11がアクチブとされ、正方向のトルクが発生してS
RMが回転する。
節するために下側スイッチQ12を通してパルス幅変調
(PWM)を行うとき、該パルス幅変調により上側スイ
ッチQ11がターンオンされる場合、図3に示すよう
に、C点の電位はDCリンク端の(+)電位よりフリー
ホイーリングダイオードD11のターンオン電圧だけ高
くなる。このとき、ゲートとソース間のコンデンサCg
に貯蔵された電位は並列連結された抵抗R13で消耗さ
れるから、抵抗R13の両端に掛る電圧Vgsは漸次に
低くなる。そして、ツェナーダイオードZDは上側スイ
ッチQ11のゲート電圧を迅速に確保すると共に所定値
以上を超えないようにする。
イッチQ11を継続してターンオン状態に維持させるた
めには、電圧Vgsを上側スイッチQ11のしきい電圧
Vth以上に維持すべきであり、これは前記コンデンサ
Cg及び抵抗R13の値を適切に選定することにより可
能である。図5(B),(C)は、コンデンサCgがな
いとき、上側スイッチQ11と下側スイッチQ12の各
ゲート信号を示した波形図であって、コンデンサCgが
ないと上側スイッチQ11のゲート信号がしきい電圧V
th以下に下がって、図5(A)に示すように、上側ス
イッチQ11のスイッチ電流が通電信号の中間で切れる
現象が現れる。反面、コンデンサCgがある場合、図6
(B)に示すように、上側スイッチQ11のゲート信号
はしきい電圧Vth以下に下がらず、図6(A)に示す
ように、上側スイッチQ11のスイッチ電流も通電信号
の中間で切れないようになる。
動作が完了して下側スイッチQ12がオフされると、前
記瞬間モードを通して抵抗R13の両端に掛った電圧V
gsが漸次に低くなって、上側スイッチQ11もターン
オフされる。従って、図4に示したように、コイルL1
1に流れる電流はフリーホイーリングダイオードD1
1,D12を通って平滑コンデンサ側にフリーホイーリ
ングされる。
電のみを行い、下側スイッチQ12は通電及びパルス幅
変調を行った後、このような動作を反復してSRMを駆
動させるものである。且つ、本発明は、3相SRMだけ
でなく、4相SRMにも適用することができるし、ステ
ップモータのドライバも基本的にSRMと同様な形態を
有するから、ステップモータにも適用することができ
る。
のコンバータ回路は、上側スイッチと下側スイッチに必
要な絶縁電源、絶縁素子、及びゲートドライバを簡単な
受動素子に代替して、PCBのサイズを減少させ、製造
原価を節減し得るという効果がある。
チを駆動して、上側スイッチは通電だけを行い、下側ス
イッチは通電及びパルス幅変調を行い得るという効果が
ある。
回路の構成図である。
である。
である。
である。
る。
る。
る。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 平滑コンデンサの接地部に接続されて制
御回路から入力された制御信号によりスイッチングされ
る下側スイッチ(Q12)と、 平滑コンデンサの高電圧部に接続されて該下側スイッチ
(Q12)のスイッチング動作に従いスイッチングされ
る上側スイッチ(Q11)と、 前記下側スイッチ(Q12)がターンオンされるときD
Cリンクの電圧を分圧する抵抗(R13,R14)と、 各該抵抗(R13,R14)により分圧された電圧を用
いて上側スイッチ(Q11)のゲート電圧を制御するコ
ンデンサ(Cg)と、 上側スイッチ(Q11)及び下側スイッチ(Q12)の
スイッチング動作に従いモータを駆動させるコイル(L
11)と、を備えて構成されることを特徴とする、SR
Mモータのコンバータ回路。 - 【請求項2】 前記上側スイッチ(Q11)はPチャネ
ルトランジスタで、前記下側スイッチ(Q12)はNチ
ャネルトランジスタであることを特徴とする、請求項1
記載のSRMモータのコンバータ回路。 - 【請求項3】 前記DCリンクと前記上側スイッチ(Q
11)のゲート端子との間に連結されて該上側スイッチ
(Q11)のゲート電圧を所定の水準に維持させるツェ
ナーダイオード(ZD)を更にそなえて構成されたこと
を特徴とする、請求項1記載のSRMモータのコンバー
タ回路。 - 【請求項4】 前記上側スイッチ(Q11)は通電だけ
を行い、前記下側スイッチ(Q12)は通電及びパルス
幅変調を行うことを特徴とする、請求項1記載のSRM
モータのコンバータ回路。
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