JP2000041389A - Electric motor control method and controller thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレス直流電
動機等の電動機の駆動電流をインバータ回路を用いて制
御する電動機制御方法及び該制御方法を実施するために
用いる制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control method for controlling a drive current of a motor such as a brushless DC motor using an inverter circuit, and to a control device used for implementing the control method.
【0002】[0002]
【従来の技術】ブラシレス直流電動機等の電動機の駆動
電流をインバータ回路を用いて制御する電動機制御装置
は、例えば図1に示すように構成される。図1において
1はバッテリなどの直流電源、2は3相ブリッジ形イン
バータ回路、3は星形結線または三角結線された3相の
電機子コイルを有する電動機、4は指令信号発生部、5
はスイッチ駆動回路である。2. Description of the Related Art A motor control device for controlling the drive current of a motor such as a brushless DC motor using an inverter circuit is configured as shown in FIG. 1, for example. In FIG. 1, 1 is a DC power source such as a battery, 2 is a three-phase bridge type inverter circuit, 3 is a motor having three-phase armature coils connected in a star or triangle connection, 4 is a command signal generator, 5
Is a switch drive circuit.
【0003】図示のインバータ回路2は、3個の上辺の
スイッチ素子Su,Sv及びSwと3個の下辺のスイッ
チ素子Sx,Sy及びSzとによりブリッジ回路の上辺
と下辺とがそれぞれ構成されていて、1対の入力端子2
a,2bが直流電源の出力端子に接続され、3個の出力
端子2u,2v及び2wが電動機3の3相の入力端子3
u,3v及び3wに接続されている。スイッチ素子Su
〜Sw及びSx〜SzはトランジスタやFETのよう
に、駆動信号のレベルによりオンオフ制御が可能な半導
体素子からなっている。In the illustrated inverter circuit 2, upper and lower sides of a bridge circuit are respectively constituted by three upper side switch elements Su, Sv and Sw and three lower side switch elements Sx, Sy and Sz. , A pair of input terminals 2
a, 2b are connected to the output terminals of the DC power supply, and three output terminals 2u, 2v, and 2w are connected to the three-phase input terminals 3 of the electric motor 3.
u, 3v and 3w. Switch element Su
Sw and Sx to Sz are semiconductor elements, such as transistors and FETs, that can be turned on / off by the level of a drive signal.
【0004】指令信号発生部4は、インバータ回路3の
スイッチ素子Su〜Sw及びSx〜Szのそれぞれをオ
ン状態にする期間とオフ状態にする期間とを定めるため
の矩形波状の指令信号Vu〜Vw及びVx〜Vzを発生
する部分で、図示の例では、スイッチ素子Su〜Sw及
びSx〜Szのそれぞれをオン状態にすることを指令す
るオン指令期間の間指令信号Vu〜Vw及びVx〜Vz
がそれぞれ高レベルの状態になり、スイッチ素子Su〜
Sw及びSx〜Szのそれぞれをオフ状態にすることを
指令するオフ指令期間の間指令信号Vu〜Vw及びVx
〜Vzがそれぞれ零レベルの状態になるようになってい
る。The command signal generator 4 includes rectangular wave command signals Vu to Vw for determining a period during which each of the switch elements Su to Sw and Sx to Sz of the inverter circuit 3 is turned on and a period during which each switch element is turned off. In the illustrated example, the command signals Vu to Vw and Vx to Vz are generated during an ON command period for instructing each of the switch elements Su to Sw and Sx to Sz to be in an ON state.
Are at a high level, respectively, and the switch elements Su ~
Command signals Vu to Vw and Vx during an off command period for commanding to turn off each of Sw and Sx to Sz.
To Vz are each at a zero level.
【0005】指令信号発生部4は、電動機3の3相の電
機子コイルに所定の順序で電流を転流させてその回転子
を所定の方向に回転させるべく、直流電源1を短絡しな
いように(互いに直列に接続されているスイッチ素子S
u,Sx〜Sw,Szをそれぞれ同時にオン状態にしな
いように)配慮しつつ、インバータ回路2の上辺のスイ
ッチ素子Su〜Swの1つと下辺のスイッチ素子Sx〜
Szの1つとをそれぞれ所定の順序で組み合わせてオン
状態にするように、各スイッチ素子に対応する指令信号
を変化させる。[0005] The command signal generating section 4 does not short-circuit the DC power supply 1 in order to commutate the current to the three-phase armature coils of the motor 3 in a predetermined order and rotate the rotor in a predetermined direction. (Switch elements S connected in series with each other
u, Sw-Sw, and Sz are not turned on at the same time), while taking into consideration one of the switching elements Su-Sw on the upper side and the switching elements Sx-S on the lower side of the inverter circuit 2.
The command signal corresponding to each switch element is changed so that one of Sz is combined with the other in a predetermined order to turn on.
【0006】指令信号発生部4はまた、各スイッチ素子
を通して電動機に流す駆動電流をPWM制御して電動機
の回転速度等を制御するために、各上辺のスイッチ素子
に対して与える指令信号を所定のデューティ比で断続す
る(パルス幅変調された)矩形波状の信号とし、各上辺
のスイッチ素子と共にオン状態にする下辺のスイッチ素
子に対して与える指令信号は、該下辺のスイッチ素子を
通して電動機に通電する通電期間の間断続しない一定レ
ベルの信号とする。[0006] The command signal generating section 4 also provides a predetermined command signal to each of the upper switch elements in order to control the rotational speed and the like of the motor by PWM controlling the drive current flowing through the motor through each switch element. A command signal given to a lower-side switch element to be turned on together with each upper-side switch element as a rectangular-wave-shaped signal intermittently (pulse-width-modulated) at a duty ratio is supplied to the motor through the lower-side switch element. It is a signal of a constant level that is not interrupted during the energization period.
【0007】スイッチ駆動回路5は、指令信号Vu〜V
w及びVx〜Vzに応じてインバータ回路2の上辺のス
イッチ素子Su〜Sw及び下辺のスイッチ素子Sx〜S
zにそれぞれ駆動信号Vu´〜Vw´及びVx´〜Vz
´を与える回路で、これらの駆動信号Vu´〜Vw´及
びVx´〜Vz´は対応する指令信号Vu〜Vw及びV
x〜Vzと同じ波形の信号である。[0007] The switch drive circuit 5 includes command signals Vu to V
switch elements Su to Sw on the upper side and switch elements Sx to S on the lower side of the inverter circuit 2 according to w and Vx to Vz.
drive signals Vu 'to Vw' and Vx 'to Vz
′, These drive signals Vu ′ to Vw ′ and Vx ′ to Vz ′ correspond to the corresponding command signals Vu to Vw and V
Signals having the same waveform as x to Vz.
【0008】ここで電動機3が3相のブラシレス直流電
動機であるとすると、同時にオン状態にされるスイッチ
素子Su〜Sw及びSx〜Swの組み合わせは、回転子
の回転角度位置に応じて、例えば、(Su,Sy),
(Su,Sz)(Sv,Sz),(Sv,Sx),(S
w,Sx),(Sw,Sy),(Su,Sy),…のよ
うに順次変化させられる。If the motor 3 is a three-phase brushless DC motor, the combination of the switch elements Su to Sw and Sx to Sw which are simultaneously turned on depends on the rotational angle position of the rotor, for example. (Su, Sy),
(Su, Sz) (Sv, Sz), (Sv, Sx), (S
w, Sx), (Sw, Sy), (Su, Sy),...
【0009】図6は、図1に示した構成がとられる従来
の電動機制御装置において、同時にオン状態にされるス
イッチ素子の組み合わせが(Su,Sy)の区間、即
ち、直流電源1の正極側からスイッチ素子Suを通して
U相の電機子コイルにパルス幅変調された(所定のデュ
ーティ比で断続する)波形の駆動電流を流入させた後、
該駆動電流をV相の電機子コイルから流出させてスイッ
チ素子Syを通して直流電源の負極端子に帰す区間にお
いて、指令信号発生部4がスイッチ素子Su及びSyに
対してそれぞれ発生する指令信号Vu及びVyと、これ
らの指令信号Vu及びVyが発生した時のスイッチ素子
Su及びSyのオンオフ動作とを示したものである。FIG. 6 shows a conventional motor control device having the configuration shown in FIG. 1, in which the combination of switch elements that are simultaneously turned on is (Su, Sy), that is, the positive side of the DC power supply 1. After the pulse-width-modulated (intermittent at a predetermined duty ratio) waveform drive current flows into the U-phase armature coil through the switch element Su,
In a section in which the drive current is caused to flow out of the V-phase armature coil and returned to the negative terminal of the DC power supply through the switch element Sy, the command signal generator 4 generates the command signals Vu and Vy generated for the switch elements Su and Sy, respectively. And ON / OFF operations of the switch elements Su and Sy when these command signals Vu and Vy are generated.
【0010】図6に示した例では、指令信号Vu及びV
yが高レベルの状態にある期間がそれぞれスイッチ素子
Su及びSyをオン状態にすることを指令するオン指令
期間Tonであり、指令信号Vu及びVyが零レベルの状
態にある期間がそれぞれスイッチ素子Su及びSyをオ
フ状態にすることを指令するオフ指令期間Toff であ
る。In the example shown in FIG. 6, command signals Vu and V
The period during which y is at the high level is the ON command period Ton for instructing the switching elements Su and Sy to be in the ON state, and the period during which the command signals Vu and Vy are at the zero level is the switching element Su. And an off command period Toff for commanding Sy to be turned off.
【0011】図6に示したように、図1に示した構成を
有する従来の電動機制御装置では、上辺のスイッチ素子
Su及び下辺のスイッチ素子Syを同時にオン状態にし
て電動機のU相の電機子コイル及びV相の電機子コイル
を通してPWM波形(パルス幅変調された波形)の駆動
電流を流す際に、上辺のスイッチ素子Suに対する指令
信号Vuを所定のデューティ比で断続する矩形波状の信
号(図6A)とし、下辺のスイッチ素子Syに対する指
令信号Vyを、両スイッチ素子を通して通電する通電期
間(スイッチ素子Su及びSyを通してU相の電機子コ
イルとV相の電機子コイルとに駆動電流を流す期間)の
間一定のレベルを保持する信号(図6C)として、これ
らの指令信号と同じ波形の駆動信号Vu´及びVy´を
スイッチ素子Su及びSyの制御端子に与えるようにし
ていた。As shown in FIG. 6, in the conventional motor control device having the configuration shown in FIG. 1, the switch element Su on the upper side and the switch element Sy on the lower side are simultaneously turned on, and the U-phase armature of the motor is turned on. When a drive current having a PWM waveform (pulse width modulated waveform) flows through the coil and the V-phase armature coil, a command signal Vu for the switch element Su on the upper side is intermittently interrupted at a predetermined duty ratio (FIG. 6A), and an energizing period in which a command signal Vy for the lower switch element Sy is supplied through both switch elements (a period in which a drive current flows through the U-phase armature coil and the V-phase armature coil through the switch elements Su and Sy). ), Drive signals Vu ′ and Vy ′ having the same waveform as these command signals are used as the signals (FIG. 6C) to maintain a constant level. And Sy control terminals.
【0012】スイッチ駆動回路5は、指令信号Vu及び
Vyが発生すると同時にスイッチ素子Su及びSyに駆
動信号Vu´及びVy´を与えるが、スイッチ素子Su
及びSyの動作には素子固有の遅れがあるため、スイッ
チ素子Su及びSyは指令信号Vu及びVyと同じ位相
でオンオフ動作を行なうことはできず、指令信号Vu及
びVyに対して所定の遅れ時間τをもってオンオフ動作
を行なう。The switch drive circuit 5 supplies drive signals Vu 'and Vy' to the switch elements Su and Sy at the same time that the command signals Vu and Vy are generated.
And Sy have an element-specific delay, so that the switching elements Su and Sy cannot perform on / off operations in the same phase as the command signals Vu and Vy, and a predetermined delay time with respect to the command signals Vu and Vy. On / off operation is performed with τ.
【0013】図6(E)は電動機3に流れる駆動電流I
の波形を模式的に示したもので、同図から明らかなよう
に、スイッチ素子Su及びSyが同時にオン状態になっ
ている期間U相及びV相の電機子コイルに駆動電流Iが
流れる。図6において、実線で示した波形は、駆動電流
のデューティ比を50%とした場合を示し、破線で示し
た波形はデューティ比を50%よりも小さくした場合を
示している。FIG. 6E shows a drive current I flowing through the motor 3.
The driving current I flows through the U-phase and V-phase armature coils while the switch elements Su and Sy are simultaneously turned on, as is apparent from FIG. In FIG. 6, the waveform shown by the solid line shows the case where the duty ratio of the drive current is 50%, and the waveform shown by the broken line shows the case where the duty ratio is smaller than 50%.
【0014】電動機3の他の相の電機子コイルを通して
駆動電流を流す区間において、インバータ回路2の上辺
のスイッチ素子及び下辺のスイッチ素子に与えられる信
号の波形も上記と同様である。In the section where the drive current flows through the armature coils of the other phases of the motor 3, the waveforms of the signals applied to the upper and lower switch elements of the inverter circuit 2 are the same as described above.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】従来の電動機制御装置
では、駆動電流をPWM制御する場合に、インバータ回
路2の上辺のスイッチ素子に対して与える指令信号のみ
を所定のデューティ比で断続する矩形波信号としていた
ため、図7に示すように、駆動電流のデューティ比を小
さくするために、上辺のスイッチ素子に対して与える指
令信号のオン指令期間をスイッチ素子の動作遅れ時間τ
よりも小さくしたときに、上辺のスイッチ素子(図示の
例ではSu)をオン状態にすることができなくなる。そ
のため、指令信号のデューティ(オン指令期間Tonとオ
フ指令期間Toff との和の期間に対してオン指令期間が
占める割合)に対する駆動電流のデューティの特性が図
8(A)のようになって、駆動電流のデューティを零か
ら制御することができないという問題があり、電動機の
極低速領域及び軽負荷領域での制御を的確に行なうこと
ができないという問題があった。In the conventional motor control device, when the drive current is controlled by PWM, only a command signal given to the switch element on the upper side of the inverter circuit 2 is intermittently switched at a predetermined duty ratio. As shown in FIG. 7, in order to reduce the duty ratio of the driving current, the on-command period of the command signal given to the upper switch element is set to the operation delay time τ of the switch element as shown in FIG.
When it is smaller than the above, the upper switch element (Su in the illustrated example) cannot be turned on. Therefore, the characteristic of the duty of the drive current with respect to the duty of the command signal (the ratio of the ON command period to the period of the sum of the ON command period Ton and the OFF command period Toff) is as shown in FIG. There is a problem that the duty of the drive current cannot be controlled from zero, and there has been a problem that the control of the motor in an extremely low speed region and a light load region cannot be accurately performed.
【0016】上記の例では、3相の電機子コイルを有す
る場合を示したが、一般にn相(nは2以上の整数)の
電機子コイルを有する電動機をn相ブリッジ形インバー
タ回路を通してPWM制御する場合に、上記と同様の問
題が生じる。In the above-described example, a case is shown in which three-phase armature coils are provided. In general, a motor having n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coils is subjected to PWM control through an n-phase bridge type inverter circuit. In this case, the same problem as described above occurs.
【0017】本発明の目的は、電動機の駆動電流のデュ
ーティ比を零から直線的に変化させることができるよう
にして、極低速領域及び軽負荷領域での電動機の制御を
的確に行なうことができるようにした電動機制御方法及
び該制御方法を実施するために用いる電動機制御装置を
提供することにある。An object of the present invention is to allow the duty ratio of the drive current of the motor to be changed linearly from zero, so that the motor can be accurately controlled in the extremely low speed range and the light load range. An object of the present invention is to provide a motor control method as described above and a motor control device used for implementing the control method.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明に係わる電動機制
御方法は、直流電源と、駆動信号によりオンオフ制御さ
れるn個(nは2以上の整数)の上辺のスイッチ素子及
びn個の下辺のスイッチ素子によりブリッジ回路の上辺
及び下辺がそれぞれ構成されていて、1対の入力端子が
前記直流電源の出力端子に接続されるとともにn個の出
力端子がn相の電機子コイルを有する電動機のn個の入
力端子に接続されたn相ブリッジ形インバータ回路と、
該インバータ回路の各スイッチ素子をオン状態にするこ
とを指令するオン指令期間及びオフ状態にすることを指
令するオフ指令期間を有する指令信号を発生する指令信
号発生部とを設けて、指令信号に応じてインバータ回路
の上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッチ素子にそれぞ
れ駆動信号を与えることにより電動機にパルス幅変調さ
れた波形の駆動電流を流して該電動機の回転を制御する
方法である。The motor control method according to the present invention comprises a DC power supply, n upper (n is an integer of 2 or more) switch elements on and off controlled by a drive signal, and n lower switch elements. An upper side and a lower side of a bridge circuit are respectively constituted by switch elements, and a pair of input terminals are connected to output terminals of the DC power supply, and n output terminals of the motor have n-phase armature coils. An n-phase bridge type inverter circuit connected to the input terminals;
A command signal generator for generating a command signal having an ON command period for instructing each switch element of the inverter circuit to be in an ON state and an OFF command period for instructing each switch element to be in an OFF state; In accordance with this method, a drive signal is applied to the upper and lower switch elements of the inverter circuit in response to the drive signal, so that a drive current having a pulse width modulated waveform is supplied to the motor to control the rotation of the motor.
【0019】本発明においては、インバータ回路の各上
辺のスイッチ素子に対して与える指令信号及び各下辺の
スイッチ素子に対して与える指令信号の双方を、オン指
令期間とオフ指令期間とが所定のデューティ比で交互に
現れる矩形波状の信号として、同時にオン状態にされる
上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッチ素子に対してそ
れぞれ与える指令信号のオン指令期間が重なり合う重複
オン指令期間を電動機に駆動電流を流す期間とし、該重
複オン指令期間を変化させることにより、電動機に与え
る駆動電流のデューティ比を変化させる。In the present invention, both the command signal given to each upper-side switch element of the inverter circuit and the command signal given to each lower-side switch element of the inverter circuit have an ON command period and an OFF command period of a predetermined duty. As a rectangular wave signal alternately appearing at a different ratio, a drive current is supplied to the motor during an overlapped ON command period in which the ON command periods of the command signals given to the upper switch element and the lower switch element that are simultaneously turned on overlap. The duty ratio of the drive current supplied to the motor is changed by changing the overlap-on command period.
【0020】上記の制御方法を実施するために用いる制
御装置は、直流電源と、駆動信号によりオンオフ制御さ
れるn個(nは2以上の整数)の上辺のスイッチ素子及
びn個の下辺のスイッチ素子によりブリッジ回路の上辺
及び下辺がそれぞれ構成されていて、1対の入力端子が
直流電源の出力端子に接続され、n個の出力端子がn相
の電機子コイルを有する電動機のn個の入力端子に接続
されたn相ブリッジ形インバータ回路と、該インバータ
回路の各スイッチ素子をオン状態にすることを指令する
オン指令期間及びオフ状態にすることを指令するオフ指
令期間を有する指令信号を発生する指令信号発生部と、
指令信号に応じてインバータ回路の上辺のスイッチ素子
及び下辺のスイッチ素子にそれぞれ駆動信号を与えるス
イッチ駆動回路とを備えたもので、本発明においては、
インバータ回路の各上辺のスイッチ素子に対して与える
指令信号及び各下辺のスイッチ素子に対して与える指令
信号の双方を、オン指令期間とオフ指令期間とが所定の
デューティ比で交互に現れる矩形波状の信号として、同
時にオン状態にされる上辺のスイッチ素子及び下辺のス
イッチ素子に対してそれぞれ与える指令信号のオン指令
期間が重なり合う重複オン指令期間を電動機に駆動電流
を流す駆動期間とするように、指令信号発生部が構成さ
れる。The control device used to carry out the above control method includes a DC power supply, n switch elements on and off (n is an integer of 2 or more) on the upper side and n lower switches on and off controlled by a drive signal. Elements form upper and lower sides of a bridge circuit, respectively. A pair of input terminals is connected to an output terminal of the DC power supply, and n output terminals have n input terminals of a motor having an n-phase armature coil. An n-phase bridge type inverter circuit connected to a terminal, and a command signal having an ON command period for instructing each switch element of the inverter circuit to be in an ON state and an OFF command period for instructing each switch element to be in an OFF state are generated. Command signal generating section,
A switch drive circuit for providing a drive signal to each of the switch element on the upper side and the switch element on the lower side of the inverter circuit in accordance with the command signal.
Both the command signal given to the switch element on each upper side and the command signal given to the switch element on each lower side of the inverter circuit have a rectangular wave shape in which an ON command period and an OFF command period alternately appear at a predetermined duty ratio. As a signal, a command is issued such that an overlapped ON command period in which the ON command periods of the command signals given to the upper side switch element and the lower side switch element that are simultaneously turned on overlaps is a drive period in which a drive current flows through the motor. A signal generator is configured.
【0021】上記のように構成すると、上辺のスイッチ
素子に対して与える指令信号及び下辺のスイッチ素子に
対して与える指令信号のデューティ比及び(または)位
相関係を変化させることにより、スイッチ素子のオン動
作及びオフ動作の遅れ時間の影響を受けることなく、駆
動電流のデューティ比を零から直線的に変化させて、電
動機の極低速領域及び軽負荷領域での制御を的確に行な
わせることができる。With the above arrangement, the duty ratio and / or the phase relationship between the command signal given to the upper side switch element and the command signal given to the lower side switch element are changed to turn on the switch element. The control in the extremely low speed range and the light load range of the motor can be accurately performed by linearly changing the duty ratio of the drive current from zero without being affected by the delay time of the operation and the OFF operation.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】本発明に係わる電動機制御方法を
実施する制御装置のハードウェアの基本構成は図1に示
したものと同様である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic configuration of the hardware of a control device for executing a motor control method according to the present invention is the same as that shown in FIG.
【0023】本発明においては、インバータ回路2の各
上辺のスイッチ素子に対して与える指令信号及び各下辺
のスイッチ素子に対して与える指令信号の双方を、オン
指令期間Tonとオフ指令期間Toff とが所定のデューテ
ィ比で交互に現れる矩形波状の信号として、同時にオン
状態にされる上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッチ素
子に対してそれぞれ与える指令信号のオン指令期間が重
なり合う重複オン指令期間を電動機に駆動電流Iを流す
駆動期間とするように指令信号発生部4を構成し、該重
複オン指令期間を変化させることにより、電動機に与え
る駆動電流のデューティ比を変化させて、電動機の回転
を制御する。In the present invention, both the command signal given to the switch elements on each upper side of the inverter circuit 2 and the command signal given to the switch elements on each lower side have an on-command period Ton and an off-command period Toff. The electric motor drives an overlap-on command period in which the on-command periods of the command signals given to the upper-side switch element and the lower-side switch element that are simultaneously turned on as a rectangular wave-like signal that alternately appear at a predetermined duty ratio overlap. The command signal generator 4 is configured to be in a drive period in which the current I flows, and by changing the overlap-on command period, the duty ratio of the drive current supplied to the motor is changed to control the rotation of the motor.
【0024】本発明のように、インバータ回路の同時に
オン状態にされる上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッ
チ素子のそれぞれに対して与える指令信号をともに所定
のデューティ比で断続する矩形波状の信号とすると、上
辺のスイッチ素子に対して与える指令信号と、下辺のス
イッチ素子に対して与える指令信号とを逆位相の信号と
することにより、駆動電流のデューティ比を零とするこ
とができる。As in the present invention, it is assumed that a command signal given to each of the upper side switch element and the lower side switch element which are simultaneously turned on in the inverter circuit is a rectangular wave signal which is intermittent at a predetermined duty ratio. The duty ratio of the drive current can be made zero by setting the command signal given to the upper switch element and the command signal given to the lower switch element to signals of opposite phases.
【0025】また上辺のスイッチ素子に対して与える指
令信号のオン指令期間及び下辺のスイッチ素子に対して
与える指令信号のオン指令期間が重なり合う期間を直線
的に変化させるように、上辺のスイッチ素子に対して与
える指令信号のオン指令期間及び下辺のスイッチ素子に
対して与える指令信号のオン指令期間の少くとも一方を
変化させることにより、駆動電流のデューティ比を直線
的に変化させることができる。The upper switch element is changed so as to linearly change the period in which the ON command period of the command signal supplied to the upper switch element and the ON command period of the command signal supplied to the lower switch element overlap. The duty ratio of the drive current can be changed linearly by changing at least one of the ON command period of the command signal given to the switch element and the ON command period of the command signal given to the lower switch element.
【0026】図2ないし図5は、上辺のスイッチ素子S
u及び下辺のスイッチ素子Syを同時にオン状態にして
U相の電機子コイルとV相の電機子コイルとに駆動電流
を流す区間において、スイッチ素子Su及びSyに対し
て与える指令信号Vu及びVyの波形と、スイッチ素子
Su及びSyのオンオフ動作と、駆動電流Iの波形とを
示したものである。これらの例では、駆動電流のデュー
ティ比を0から75%まで変化させるものとし、インバ
ータ回路の上辺のスイッチ素子Suに対して与える指令
信号Vuのデューティ比[=Ton /(Ton+Toff
)]を75%としている。FIGS. 2 to 5 show the switching element S on the upper side.
u and the switch element Sy on the lower side are simultaneously turned on, and in the section in which the drive current flows through the U-phase armature coil and the V-phase armature coil, the command signals Vu and Vy given to the switch elements Su and Sy are changed. 5 shows a waveform, an on / off operation of the switch elements Su and Sy, and a waveform of the drive current I. In these examples, the duty ratio of the drive current is changed from 0 to 75%, and the duty ratio [= Ton / (Ton + Toff) of the command signal Vu given to the switch element Su on the upper side of the inverter circuit.
)] Is 75%.
【0027】スイッチ素子Su〜Sw及びSx〜Sz
は、指令信号Vu〜Vw及びVx〜Vzがオン指令期間
及びオフ指令期間に入っても直にはオン動作及びオフ動
作を行なうことができず、指令信号がオン指令期間及び
オフ指令期間に入った後、一定の遅れ時間τが経過した
時点でオン動作またはオフ動作を行なう。各スイッチ素
子のオン動作の遅れ時間及びオフ動作の遅れ時間は、ほ
ぼ等しいと見なすことができる。Switch elements Su to Sw and Sx to Sz
Means that even if the command signals Vu to Vw and Vx to Vz enter the ON command period and the OFF command period, the ON operation and the OFF operation cannot be performed immediately, and the command signal enters the ON command period and the OFF command period. After that, when a certain delay time τ elapses, the ON operation or the OFF operation is performed. The delay time of the ON operation and the delay time of the OFF operation of each switch element can be considered to be substantially equal.
【0028】図2は、駆動電流のデューティ比を零とし
た場合で、この場合には、下辺のスイッチ素子Syに対
して与える指令信号Vyを指令信号Vuと逆位相の信号
としている。FIG. 2 shows a case where the duty ratio of the drive current is set to zero. In this case, the command signal Vy applied to the lower switch element Sy is a signal having a phase opposite to that of the command signal Vu.
【0029】また図3は、駆動電流のデューティ比を2
5%とした場合で、この場合には、上辺のスイッチ素子
Suに対して与える指令信号Vuと、下辺のスイッチ素
子Syに対して与える指令信号Vyとが1周期の1/4
の期間重なり合うように、下辺のスイッチ素子に対して
与える指令信号Vyの立上がり位置を進めている。FIG. 3 shows that the duty ratio of the drive current is 2
In this case, the command signal Vu given to the switch element Su on the upper side and the command signal Vy given to the switch element Sy on the lower side are 4 of one cycle.
The rising position of the command signal Vy given to the lower switch element is advanced so that the periods overlap.
【0030】更に図4は、駆動電流のデューティ比を5
0%とした場合で、この場合には、上辺のスイッチ素子
Suに対して与える指令信号Vuと、下辺のスイッチ素
子Syに対して与える指令信号Vyとが1周期の1/2
の期間重なり合うように、下辺のスイッチ素子に対して
与える指令信号Vyの立上がり位置を進めている。FIG. 4 shows that the duty ratio of the drive current is 5
In this case, the command signal Vu given to the switch element Su on the upper side and the command signal Vy given to the switch element Sy on the lower side are 2 of one cycle.
The rising position of the command signal Vy given to the lower switch element is advanced so that the periods overlap.
【0031】また図5は、駆動電流のデューティ比を7
5%とした場合で、この場合には、上辺のスイッチ素子
Suに対して与える指令信号Vuと、下辺のスイッチ素
子Syに対して与える指令信号Vyとを同位相の信号と
している。FIG. 5 shows that the duty ratio of the drive current is 7
In this case, the command signal Vu given to the switch element Su on the upper side and the command signal Vy given to the switch element Sy on the lower side have the same phase.
【0032】上記のように、上辺のスイッチ素子に与え
る指令信号のオン指令期間と下辺のスイッチ素子に与え
る指令信号のオン指令期間とが重なり合う期間を電動機
の駆動期間(駆動電流を流す期間)とするように、指令
信号発生部4から指令信号を発生させるようにすると、
上辺のスイッチ素子に対して与える指令信号及び下辺の
スイッチ素子に対して与える指令信号の少くとも一方の
デューティ比を適宜に変化させることにより、駆動電流
のデューティ比を零から直線的に変化させることができ
るため、指令信号のデューティ比に対する駆動電流のデ
ューティ比の特性を図8(B)に示すように零から直線
的に伸びる特性として、電動機の極低速時及び軽負荷時
の制御を的確に行なわせることができる。As described above, the period in which the on-command period of the command signal given to the upper switch element and the on-command period of the command signal given to the lower switch element overlap each other is defined as the drive period of the motor (the period in which the drive current flows). When the command signal is generated from the command signal generator 4 so that
The duty ratio of the drive current is linearly changed from zero by appropriately changing at least one of the duty ratios of the command signal given to the upper switch element and the command signal given to the lower switch element. Since the characteristic of the duty ratio of the drive current with respect to the duty ratio of the command signal linearly extends from zero as shown in FIG. 8B, the control at the time of extremely low speed and light load of the motor can be accurately performed. Can be done.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上辺の
スイッチ素子に対して与える指令信号のオン指令期間と
下辺のスイッチ素子に対して与える指令信号のオン指令
期間とが重なり合う期間を電動機に駆動電流を流す期間
としたので、スイッチ素子のオン動作及びオフ動作の遅
れ時間の影響を受けることなく、駆動電流のデューティ
比を零から直線的に変化させて、電動機の極低速領域及
び軽負荷領域での制御を的確に行なわせることができる
利点がある。As described above, according to the present invention, the ON command period of the command signal given to the upper switch element and the ON command period of the command signal given to the lower switch element overlap each other. Since the drive current is applied to the motor during the period, the duty ratio of the drive current is linearly changed from zero without being affected by the delay time of the ON operation and the OFF operation of the switch element, so that the motor operates in an extremely low speed region and There is an advantage that the control in the light load region can be performed accurately.
【図1】本発明が対象とする電動機制御装置の構成を示
した構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a motor control device to which the present invention is applied.
【図2】本発明に係わる制御装置において、指令信号発
生部がインバータ回路の上辺のスイッチ素子及び下辺の
スイッチ素子Su及びSyに対して与える指令信号Vu
及びVyの波形と、スイッチ素子Su及びSyのオンオ
フ動作と、駆動電流Iの波形とを、駆動電流のデューテ
ィ比を零とする場合について示した波形図である。FIG. 2 is a block diagram showing a control device according to the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a command signal Vu given by a command signal generator to a switch element on the upper side and switch elements Su and Sy on the lower side of the inverter circuit;
FIG. 4 is a waveform diagram showing the waveforms of V.Y and Vy, the on / off operations of the switching elements Su and Sy, and the waveform of the driving current I when the duty ratio of the driving current is zero.
【図3】本発明に係わる制御装置において、指令信号発
生部がインバータ回路の上辺のスイッチ素子及び下辺の
スイッチ素子Su及びSyに対して与える指令信号Vu
及びVyの波形と、スイッチ素子Su及びSyのオンオ
フ動作と、駆動電流Iの波形とを、駆動電流のデューテ
ィ比を25%とする場合について示した波形図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device according to the present invention; FIG. 3 is a diagram showing a command signal Vu given by a command signal generator to a switch element on the upper side and switch elements Su and Sy on the lower side of the inverter circuit;
FIG. 7 is a waveform diagram showing the waveforms of V.Y and Vy, the on / off operations of the switching elements Su and Sy, and the waveform of the drive current I when the duty ratio of the drive current is 25%.
【図4】本発明に係わる制御装置において、指令信号発
生部がインバータ回路の上辺のスイッチ素子及び下辺の
スイッチ素子Su及びSyに対して与える指令信号Vu
及びVyの波形と、スイッチ素子Su及びSyのオンオ
フ動作と、駆動電流Iの波形とを、駆動電流のデューテ
ィ比を50%とする場合について示した波形図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control device according to the present invention; FIG. 4 is a diagram showing a command signal Vu given by a command signal generator to a switch element on the upper side and switch elements Su and Sy on the lower side of the inverter circuit;
FIG. 7 is a waveform diagram showing the waveforms of V.Y and Vy, the on / off operations of the switching elements Su and Sy, and the waveform of the drive current I when the duty ratio of the drive current is 50%.
【図5】本発明に係わる制御装置において、指令信号発
生部がインバータ回路の上辺のスイッチ素子及び下辺の
スイッチ素子Su及びSyに対して与える指令信号Vu
及びVyの波形と、スイッチ素子Su及びSyのオンオ
フ動作と、駆動電流Iの波形とを、駆動電流のデューテ
ィ比を75%とする場合について示した波形図である。FIG. 5 is a block diagram showing a control device according to the present invention; FIG. 5 is a diagram showing a command signal Vu which a command signal generating unit gives to an upper switch element and lower switch elements Su and Sy of an inverter circuit;
FIG. 7 is a waveform diagram showing the waveforms of V.Y and Vy, the ON / OFF operations of the switching elements Su and Sy, and the waveform of the drive current I when the duty ratio of the drive current is 75%.
【図6】従来の電動機制御装置において、指令信号発生
部がインバータ回路の上辺のスイッチ素子及び下辺のス
イッチ素子Su及びSyに対して与える指令信号Vu及
びVyの波形と、スイッチ素子Su及びSyのオンオフ
動作と、駆動電流Iの波形とを示した波形図である。FIG. 6 shows the waveforms of the command signals Vu and Vy that the command signal generator gives to the upper switch element and the lower switch element Su and Sy of the inverter circuit in the conventional motor control device, and the waveforms of the switch elements Su and Sy. FIG. 3 is a waveform diagram showing an on-off operation and a waveform of a driving current I.
【図7】従来の電動機制御装置において駆動電流のデュ
ーティ比をスイッチ素子の動作遅れ時間よりも小さくし
た場合について、指令信号発生部がインバータ回路の上
辺のスイッチ素子及び下辺のスイッチ素子Su及びSy
に対して与える指令信号Vu及びVyの波形と、スイッ
チ素子Su及びSyのオンオフ動作と、駆動電流Iの波
形とを示した波形図である。FIG. 7 shows a case where the duty ratio of the drive current is made smaller than the operation delay time of the switch element in the conventional motor control device, and the command signal generation unit includes the upper switch element and the lower switch elements Su and Sy of the inverter circuit.
FIG. 3 is a waveform diagram showing waveforms of command signals Vu and Vy given to the switch, on / off operations of switch elements Su and Sy, and a waveform of drive current I.
【図8】(A)は従来の制御装置について、駆動電流の
デューティ比と指令信号のデューティ比との関係を示し
た線図である。(B)は本発明に係わる制御装置につい
て、駆動電流のデューティ比と指令信号のデューティ比
との関係を示したす線図である。FIG. 8A is a diagram showing a relationship between a duty ratio of a drive current and a duty ratio of a command signal in a conventional control device. (B) is a diagram showing a relationship between a duty ratio of a drive current and a duty ratio of a command signal in the control device according to the present invention.
1…直流電源、2…インバータ回路、3…電動機、4…
指令信号発生部、5…スイッチ駆動回路、Su〜Sw…
上辺のスイッチ素子、Sx〜Sz…下辺のスイッチ素
子。1. DC power supply 2. Inverter circuit 3. Electric motor 4.
Command signal generator, 5 ... switch drive circuit, Su to Sw ...
Switch elements on the upper side, Sx to Sz... Switch elements on the lower side.
Claims (2)
御されるn個(nは2以上の整数)の上辺のスイッチ素
子及びn個の下辺のスイッチ素子によりブリッジ回路の
上辺及び下辺がそれぞれ構成されていて、1対の入力端
子が前記直流電源の出力端子に接続されるとともにn個
の出力端子がn相の電機子コイルを有する電動機のn個
の入力端子に接続されたn相ブリッジ形インバータ回路
と、前記インバータ回路の各スイッチ素子をオン状態に
することを指令するオン指令期間及びオフ状態にするこ
とを指令するオフ指令期間を有する指令信号を発生する
指令信号発生部とを設けて、前記指令信号に応じて前記
インバータ回路の上辺のスイッチ素子及び下辺のスイッ
チ素子にそれぞれ駆動信号を与えることにより前記電動
機にパルス幅変調された波形の駆動電流を流して該電動
機の回転を制御する電動機制御方法において、 前記インバータ回路の各上辺のスイッチ素子に対して与
える指令信号及び各下辺のスイッチ素子に対して与える
指令信号の双方を、オン指令期間とオフ指令期間とが所
定のデューティ比で交互に現れる矩形波状の信号とし
て、同時にオン状態にされる上辺のスイッチ素子及び下
辺のスイッチ素子に対してそれぞれ与える指令信号のオ
ン指令期間が重なり合う重複オン指令期間を前記電動機
に駆動電流を流す期間とし、該重複オン指令期間を変化
させることにより、前記電動機に与える駆動電流のデュ
ーティ比を変化させることを特徴とする電動機制御方
法。An upper side and a lower side of a bridge circuit are respectively constituted by a DC power supply, and n (n is an integer of 2 or more) upper-side switch elements and n lower-side switch elements that are turned on / off by a drive signal. An n-phase bridge-type inverter having a pair of input terminals connected to output terminals of the DC power supply and n output terminals connected to n input terminals of a motor having an n-phase armature coil. A circuit, and a command signal generating unit that generates a command signal having an ON command period for instructing each switch element of the inverter circuit to be in an ON state and an OFF command period for instructing each switch element to be in an OFF state, Pulse width modulation is applied to the electric motor by providing a drive signal to each of the upper switch element and the lower switch element of the inverter circuit in response to the command signal. A motor control method for controlling the rotation of the motor by passing a drive current having a waveform formed therein, wherein both a command signal given to each upper side switch element of the inverter circuit and a command signal given to each lower side switch element of the inverter circuit As a rectangular wave signal in which the ON command period and the OFF command period alternately appear at a predetermined duty ratio to the upper switch element and the lower switch element that are simultaneously turned on. An electric motor control method, characterized in that an overlap-on command period in which the periods overlap is a period in which a drive current flows through the motor, and the duty ratio of the drive current applied to the motor is changed by changing the overlap-on command period.
御されるn個(nは2以上の整数)の上辺のスイッチ素
子及びn個の下辺のスイッチ素子によりブリッジ回路の
上辺及び下辺がそれぞれ構成されていて、1対の入力端
子が前記直流電源の出力端子に接続され、n個の出力端
子がn相の電機子コイルを有する電動機のn個の入力端
子に接続されたn相ブリッジ形インバータ回路と、 前記インバータ回路の各スイッチ素子をオン状態にする
ことを指令するオン指令期間及びオフ状態にすることを
指令するオフ指令期間を有する指令信号を発生する指令
信号発生部と、 前記指令信号に応じて前記インバータ回路の上辺のスイ
ッチ素子及び下辺のスイッチ素子にそれぞれ駆動信号を
与えるスイッチ駆動回路とを備え、 前記インバータ回路から前記電動機にパルス幅変調され
た駆動電流を流して前記電動機の回転を制御する電動機
制御装置において、 前記指令信号発生部は、インバータ回路の各上辺のスイ
ッチ素子に対して与える指令信号及び各下辺のスイッチ
素子に対して与える指令信号の双方を、オン指令期間と
オフ指令期間とが所定のデューティ比で交互に現れる矩
形波状の信号として、同時にオン状態にされる上辺のス
イッチ素子及び下辺のスイッチ素子に対してそれぞれ与
える指令信号のオン指令期間が重なり合う重複オン指令
期間を前記電動機に駆動電流を流す駆動期間とするよう
に構成されていることを特徴とする電動機制御装置。2. An upper side and a lower side of a bridge circuit are respectively constituted by a DC power supply, and n (n is an integer of 2 or more) upper-side switch elements and n lower-side switch elements which are turned on / off by a drive signal. An n-phase bridge-type inverter circuit having a pair of input terminals connected to the output terminal of the DC power supply and n output terminals connected to n input terminals of a motor having an n-phase armature coil. A command signal generating unit that generates a command signal having an ON command period for instructing each switch element of the inverter circuit to be in an ON state and an OFF command period for instructing each switch element to be in an OFF state; A switch driving circuit for supplying a driving signal to each of the switch element on the upper side and the switch element on the lower side of the inverter circuit. In the motor control device that controls the rotation of the motor by passing a pulse-width-modulated drive current to the motor, the command signal generator includes a command signal to be given to a switch element on each upper side of an inverter circuit and a command signal on each lower side. Both of the command signals given to the switch elements are rectangular wave signals in which an ON command period and an OFF command period alternately appear at a predetermined duty ratio, and the upper switch element and the lower switch element that are simultaneously turned on. An electric motor control device characterized in that an overlap-on command period in which the on-command periods of the command signals given to the motors overlap each other is a drive period in which a drive current flows through the motor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10206046A JP2000041389A (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Electric motor control method and controller thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10206046A JP2000041389A (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Electric motor control method and controller thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000041389A true JP2000041389A (en) | 2000-02-08 |
Family
ID=16516994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10206046A Withdrawn JP2000041389A (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Electric motor control method and controller thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000041389A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105027419A (en) * | 2013-03-15 | 2015-11-04 | 松下知识产权经营株式会社 | Motor drive device and electric device using same |
-
1998
- 1998-07-22 JP JP10206046A patent/JP2000041389A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105027419A (en) * | 2013-03-15 | 2015-11-04 | 松下知识产权经营株式会社 | Motor drive device and electric device using same |
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