JPS63224691A

JPS63224691A - フライホイ−ル用電動機駆動装置

Info

Publication number: JPS63224691A
Application number: JP62055382A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Shimodaira; 下平　勝幸; Yusuke Suzuki; 裕介鈴木; Fujio Tokunaga; 徳永　富士雄
Original assignee: National Space Development Agency of Japan; Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: National Space Development Agency of Japan; Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1988-09-19
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JP2735186B2

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〕本発明はフライホイール用電動機の駆動装置に関する。

本発明による装置は例えば人工衛生の姿勢制御に用いら
れるフライホイール用に用いられる。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕

一般にフライホイール駆動用直流電動機の駆動制御にお
いては、電動機電流制御による回転制御が行われる。こ
の電動機電流制御としてパルス幅変調制御方式が用いら
れる場合には、スイッチング源の電圧が電動機に供給さ
れる最高電圧以上の電圧であることが要求される。その
理由は、電動機が回転数を上昇させるにつれ、フライホ
イールに蓄積される回転エネルギーにより起電力が発生
し、該起電力以上の電圧を供給しないと新たな加速を行
うことができなくなるからである。

前述の事情によ、す、電池電源電圧を直流・直流コンバ
ータにより所望の電圧に昇圧しフライホイール駆動用電
動機に供給している。この場合、電池電源と２次電源回
路とは絶縁されている。

従来形のフライホイール用電動機の駆動装置の一例が第
３図に示される。これは例えば海洋観測衛星ＭＯ５−１
搭載用フライホイール用駆動回路、技術試験衛星ＥＴＳ
　−Ｖ搭載用フライホイール用電動機等に使用される。

（第２８回宇宙科学技術連合講演会論文２Ｄ１８、およ
び第２９回同講演会論文３０８参照）。

第３図装置は電池電源１、パルス幅変調型直流・直流コ
ンバータ９１、フィルタ回路９２、電流増幅回路９３、
フィルタ回路９４、電流制御回路９５、フライホイール
駆動用電動機７、およびフライホイール８を具備する。

直流・直流コンバータは電源回路を有し、該電源回路か
ら電動機に供給される電圧Ｓ　（Ｍ）、例えば＋５０Ｖ
の電圧と、電流制御回路に供給される電圧５（Ｃ１）例
えば＋１５Ｖ、および５（Ｃ２）例えば−１５Ｖが出力
される。第２図装置におけるパルス幅変調制御は電動機
電流の変化によりデユーティを変化させる方式であるか
ら、この５（Ｃ１）。

５（Ｃ２）の変動を防止するため、定電圧回路構成を用
いて安定化を行っている。

電流制御回路９５においては、電動機電流の監視信号と
制御信号Ｓ　（ＣＯＮＴ）との誤差信号が発生し、該誤
差信号は電流増幅回路９３に供給される。電流増幅回路
９３においては、電流制御回路からの電流誤差信号にも
とづきパルス幅変調スイッチングを可変として、Ｓ　（
Ｍ）電源の制御が行われ、電流増幅回路９３の出力は電
動機駆動電流として電動［７に供給される。

このように第３図装置においては、直流・直流コンバー
タにより昇圧された２次電源回路出力を用い、制御信号
により指令された電流を電動機に供給するように電流増
幅回路のパルス幅変調のスイッチングのデユーティ比を
可変としている。

しかし、第３図に示される従来形においては、直流・直
流コンバータによりスイッチングした波形を第１のフィ
ルタで平滑化し、その後再び電流増幅回路によりスイッ
チングし、第２のフィルタにより平滑化し電動機に供給
しているから、フィルタを２段階必要とし、また、直流
・直流コンバータおよび電流増幅回路によりパルス幅変
調を２回行うことになり、スイッチング回路およびフィ
ルタにおける電力損失が大であるという問題点がある。

また、第３図に示される従来形においては、電動機に供
給される電流を例えばＯ〜２．ＯＡと大きく変化させる
から、定電圧を維持するためのパルス幅変調のスイッチ
ングのデユーティ比が大きく変化し、それにより、パル
ス幅変調制御回路へ電圧監視信号の帰還をもたない５（
Ｃ１）、５（Ｃ２）電源は２次側出力の変動が大きい、
そのため、定電圧・安定化回路が設けられて変動を抑制
しているが、この定電圧安定化回路は損失が大きいとい
う問題点がある。

本発明の主な目的は、前述の問題点にかんがみ、パルス
幅変調スイッチングを２回行うことをせず、フィルタを
２段設けることをせず、装置構成を簡略化し、パルス幅
変調スイッチングおよびフィルり動作における損失を低
減させることができるフライホイール用電動機駆動装置
を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、スイッチング回路、パルス幅変調制
御部、変換トランス、および整流平滑部を有する絶縁型
電流増幅回路、スイッチング回路、パルス幅変調制御部
、変換トランス、および整流平滑部を有する絶縁型電圧
変換回路、該電流増幅回路の出力電流および所定の制御
信号に応じて電流増幅回路におけるパルス幅変調制御部
への制御入力信号を発生する電流制御回路、および該電
流増幅回路の出力が直接供給されるフライホイール用電
動機、を具備するフライホイール用電動機駆動装置が提
供される。

〔実施例〕

本発明の一実施例としてのフライホイール用電動機駆動
装置が第１図に示される。第１図に示されるフライホイ
ール用電動機駆動装置は、スイッチング回路３１、パル
ス幅変調制御回路３３、変換トランス３４、および整流
・平滑回路３５を有する絶縁型電流増幅部３；スイッチング回路４１、パルス幅変調制御回路４３、変
換トランス４４、および整流・平滑回路４５を有する絶
縁型電圧変換部４；絶縁型電流増幅部３の出力電流および所定の制御信号Ｓ
　（ＣＯＮＴ）に応じて絶縁型電流増幅部３におけるパ
ルス幅変調制御回路３３への制御入力信号を発生する電
流制御部５；および絶縁型電流増幅部３の出力が直接供給されるフライホイ
ール用電動機７を具備している。フライホイール用電動
機７はそれに直結されるフライホイールを駆動する。絶
縁型電流増幅部３の出力電流は電流検出部６において検
出されて電流制御部への制御入力を発生させる。絶縁型
電流増幅部３のスイッチング回路３１および絶縁型電圧
変換部４のスイッチング回路４１へは電池電源１から入
力フィルタ回路２を介して電力が供給される。

絶縁型電流増幅部３には、高周波スイッチング動作を行
うスイッチング回路３１、電動機電圧変換用のトランス
３４、高周波スイッチング信号を平滑化するための整流
・平滑回路３５、およびパルス幅変調制御回路３３が設
けられる。

絶縁型電圧変換部４には、高周波スイッチング動作を行
うスイッチング回路４１、変換トランス４４、パルス幅
変調制御回路４３、および整流・平滑回路４５が設けら
れる。絶縁型電圧変換部４はＤＣ／ＤＣコンバータ機能
をもつ。絶縁型電圧変換部４は絶縁型電流増幅部３およ
び電流制御部５へ例えば＋１５Ｖ、−１５Ｖの電源を供
給する。

電流制御部５は、電動Ｊａ７に流れる電流の検出信号と
所定の制御信号Ｓ　（ＣＯＮＴ）との誤差信号を絶縁型
電流増幅部３へ出力する。

第１図装置におけるスイッチング回路３１、パルストラ
ンス３２、およびパルス幅変調制御回路３３の構成の一
例が第２図に示される。

第１図装置の動作が以下に記述される。電池電源１から
入力フィルタ回路２を通って電力がパルス輻変―制御回
路４３に供給される。パルス幅変調制御回路４３はスイ
ッチング回路４１のトランジスタにスイッチング信号を
供給する。スイッチング信号は変換トランス４４により
所望の電圧に変換され、整流・平滑回路４５により安定
化された直流にされる。パルス幅変調制御回路４３へは
変換トランス４４のモニタ巻線からモニタ信号が帰還さ
れる。このモニタ信号により、パルス幅変調制御回路４
３は、デユーティ比を可変にされてスイッチング信号を
制御ｎする。

絶縁型電圧変換部４により発生させられた＋１５Ｖ電源
により、絶縁型電流増幅部３および電流制御部５の動作
が開始される。電流制御部５においては、電流検出部６
により電圧信号として検出される電流値を増幅器５１に
より増幅し、電流監視信号を発生させる。加算器５２に
よりこの電流監視信号と外部から入力される制御信号Ｓ
　（ＣＯＮＴ）の差をとり出し、増幅器５３により増幅
し、誤差信号としてノぐルス幅変調制御回路３３に供給
する。

パルス幅変調制御回路３３においては、誤差信号とパル
ス幅変調制御回路４３から供給される鋸歯状波クロック
Ｓ　（ＣＬＫ）からパルス幅変調制御信号を発生させる
。このパルス幅変調制御信号はパルストランス３２を介
してスイッチング回路３１に供給され、スイッチング回
路３１の駆動が行われる。

鋸歯状波クロックの供給は、２系統のパルス幅変調制御
回路間をマスク・スレーブ接続し相互干渉を防ぐために
行われるものである。また、パルストランス３２による
スイッチング回路３Ｉの駆動は、高速スイッチングと信
号絶縁のために行われる。

スイッチング回路３１において、電池電源１の出力をパ
ルス幅変調制御信号にしたがってスイッチングが行われ
、スイッチング回路３１の出力は変換トランス３４の１
次巻線に供給される。変換トランス３４の２次側には、
フライホイール電動機７に供給する最大電圧以上に昇圧
された電圧が得られる。整流・平滑回路３５においては
、高周波電流の整流・平滑化が行われ、その出力はフラ
イホイール駆動用電動機７に供給される。

第１図装置においては、電流検出信号から得られた電流
誤差信号によりパルス幅変調スイッチングが行われ、絶
縁型電流増幅部の駆動が行われる。

このとき、フライホイール駆動用電動機の逆起電力が回
転に伴い高くなると、パルス幅変調スイッチングのデユ
ーティ比が変化し、所望の電流出力が可能となるよう、
制御が行われる。制御回路等で消費される＋１５Ｖ、−
１５Ｖ電源は小電流出力ですむため、直流・直流コンバ
ータにより効率の良い変換が行われ、電圧監視信号がパ
ルス幅変調制御回路に帰還されるため、安定化回路がな
くても安定した電圧出力が得られる。

第１図装置においては、フライホイール駆動用電動機の
電源回路と電流制御回路用の電源を別々に構成すること
によりフライホイール駆動用電動機の駆動部分のパルス
幅変調制御回路による電流スイッチングおよび整流・平
滑を省略することができる。それにより、これらによる
損失を軽減することができる。また従来は電流制御回路
用の電源はフライホイール駆動用電動機の駆動電源の従
属回路として構成され電圧安定化回路を必要としていた
が、第１図装置においてはこれが不要となり、損失が低
減する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パルス幅変調スイッチングを２回行う
ことが回避され、フィルタを２段用いることが回避され
、装置構成が簡略化され、パルス幅変調スイッチングお
よびフィルタ動作における損失が低減されたフライホイ
ール用電動機駆動装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのフライホイール用電
動機駆動装置の構成を示す図、第２図は第１図装置にお
けるスイッチング回路、パルストランス、およびパルス
幅変調制御回路の構成の一例を示す図、第３図は従来形のフライホイール用電動機駆動装置の一
例を示す図である。（符号の説明）１・・・電池電源、２・・・入力フィルタ回路、３・・・絶縁型電流増幅部、３１・・・スイッチング回路、３２・・・パルストランス、３３・・・パルス幅変調制御回路、３４・・・変換トランス、３５・・・整流・平滑回路、４・・・絶縁型電圧変換部、４１・・・スイッチング回路、４３・・・パルス幅変調制御回路、４４・・・変換トランス、４５・・・整流・平滑回路、５・・・電流制御部、５１・・・増幅器、５２・・・加算器、５３・・・増幅器、６・・・電流検出部、７・・・フライホイール駆動用電動機、８・・・フライ
ホイール。本発明による装置の部分的構成第２図

Claims

【特許請求の範囲】スイッチング回路、パルス幅変調制御部、変換トランス
、および整流平滑部を有する絶縁型電流増幅回路、スイッチング回路、パルス幅変調制御部、変換トランス
、および整流平滑部を有する絶縁型電圧変換回路、該電流増幅回路の出力電流および所定の制御信号に応じ
て、電流増幅回路におけるパルス幅変調制御部への制御
入力信号を発生する電流制御回路、および、該電流増幅回路の出力が直接供給されるフライホィール
用電動機、を具備するフライホィール用電動機駆動装置。