JP6665070B2 - モータ制御装置及び直流モータの電流リップル検出方法 - Google Patents
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Description
例えば、前述の実施形態では、第1平滑回路ブロック12から、利得調整部13、第2平滑回路ブロック14を経た上で第2平滑信号S2をリップル検出部15に入力しているが、電流リップル成分が少ない信号(例えば、モータ電流の増減が少ない電流波形等)では、利得調整部13と第2平滑回路ブロック14の処理を割愛し、図1に破線にて示したように、第1平滑回路ブロック12の第1平滑信号S1をリップル検出部15に直接入力しても良い。電流リップル成分が少ない信号では、利得調整部13にてリップル成分の均一化を図らなくとも、リップル検出部15での処理が可能な場合があり、その場合には、利得調整部13と、それとセットで用いられる第2平滑回路ブロック14(利得調整により発生する波形の増減を補正)を省くことが可能である。
2 電源
3 ブラシ付きDCモータ
4 電源ライン
5 シャント抵抗
10 リップル検出装置
11 電流検出部
12 第1平滑回路ブロック(第1平滑部)
13 利得調整部
14 第2平滑回路ブロック(第2平滑部)
15 リップル検出部
16 デジタル信号変換部
21 第1制御電圧発生回路
22 第1変動成分平滑回路
23 ローパスフィルタ
24 CV反転回路
25 自動利得調整回路
26 第2制御電圧発生回路
27 第2変動成分平滑回路
28 ハイパスフィルタ
29 差動増幅回路
31 位相シフト部
32 コンパレータ
CV1 第1制御電圧
CV1’反転第1制御電圧
CV2 第2制御電圧
S0 リップル成分信号
S0’ シフト信号
S1 第1平滑信号
S2 第2平滑信号
VCA 調整信号
Voff1 バイアス電圧
Vref1 バイアス電圧
Vref2 バイアス電圧
fc1 カットオフ周波数
fc2 カットオフ周波数
Claims (12)
- 直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出し、前記電流リップルを矩形波信号として出力するリップル検出装置を有するモータ制御装置であって、
前記リップル検出装置は、
前記電機子電流を検知し、その変化を電圧変化信号として出力する電流検出部と、
前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力する第1平滑部と、
前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力する利得調整部と、
前記調整信号VCAの歪みを矯正し、一定の中心値を有する均一振幅の第2平滑信号S2を出力する第2平滑部と、
前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出し、リップル成分信号S0を出力するリップル検出部と、
前記リップル成分信号S0をデジタル信号に変換するデジタル信号変換部と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1記載のモータ制御装置において、
前記第1平滑部は、
前記電圧変化信号から、電流リップル成分の中心値を前記電機子電流の変化成分として抽出し、第1制御電圧CV1として出力する第1制御電圧発生回路と、
前記電圧変化信号と前記第1制御電圧CV1の差分を取ることにより、前記電圧変化信号から前記電機子電流の変化成分を取り除き、電流リップル成分とノイズ成分を抽出して前記第1平滑信号S1を形成する第1変動成分平滑回路と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1記載のモータ制御装置において、
前記第1平滑部は、
前記電圧変化信号から、電流リップル成分の中心値を前記電機子電流の変化成分として抽出し、第1制御電圧CV1として出力する第1制御電圧発生回路と、
前記電圧変化信号と前記第1制御電圧CV1の差分を取ることにより、前記電圧変化信号から前記電機子電流の変化成分を取り除き、電流リップル成分とノイズ成分を抽出して前記第1平滑信号S1を形成する第1変動成分平滑回路と、を有し、
前記利得調整部は、
前記第1制御電圧CV1の波形を反転させて反転第1制御電圧CV1’を出力する制御電圧反転回路と、
前記反転第1制御電圧CV1’を用いて前記第1平滑信号S1の振幅を均一化する利得調整回路と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1又は3記載のモータ制御装置において、
前記第2平滑部は、
前記調整信号VCAの中心値を抽出し、第2制御電圧CV2として出力する第2制御電圧発生回路と、
前記調整信号VCAと前記第2制御電圧CV2の差分を取ることにより、前記調整信号VCAから前記調整信号VCAの変化成分を取り除き、前記第2平滑信号S2を形成する第2変動成分平滑回路と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載のモータ制御装置において、
前記リップル検出部は、
前記第1平滑信号S1又は前記第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、
前記第1平滑信号S1又は前記第2平滑信号S2と、前記ハイパスフィルタにて抽出された前記ノイズ成分の波形を反転させた信号が入力され、前記第1平滑信号S1又は前記第2平滑信号S2から電流リップル成分のみを抽出して前記リップル成分信号S0を出力する差動増幅回路と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載のモータ制御装置において、
前記デジタル信号変換部は、
前記リップル成分信号S0の位相を微小にずらしたシフト信号S0’を作成する位相シフト部と、
前記シフト信号S0’と前記リップル成分信号S0が入力され、前記両信号S0’,SOの大小関係に基づいて、前記リップル成分信号S0をデジタル信号に変換するコンパレータと、を有することを特徴とするモータ制御装置。 - 直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出し、前記電流リップルを矩形波信号として出力する直流モータの電流リップル検出方法であって、
前記電機子電流を検知し、その変化を電圧変化信号として出力し、
前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力し、
前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力し、
前記調整信号VCAの歪みを矯正し、一定の中心値を有する均一振幅の第2平滑信号S2を出力し、
前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力し、
前記リップル成分信号S0をデジタル信号に変換することを特徴とする直流モータの電流リップル検出方法。 - 請求項7記載の電流リップル検出方法において、
前記電圧変化信号から、電流リップル成分の中心値を前記電機子電流の変化成分として抽出して第1制御電圧CV1として出力し、
前記電圧変化信号と前記第1制御電圧CV1の差分を取ることにより、前記電圧変化信号から前記電機子電流の変化成分を取り除き、電流リップル成分とノイズ成分を抽出して前記第1平滑信号S1を形成することを特徴とする直流モータの電流リップル検出方法。 - 請求項7記載の電流リップル検出方法において、
前記電圧変化信号から、電流リップル成分の中心値を前記電機子電流の変化成分として抽出して第1制御電圧CV1として出力し、
前記電圧変化信号と前記第1制御電圧CV1の差分を取ることにより、前記電圧変化信号から前記電機子電流の変化成分を取り除き、電流リップル成分とノイズ成分を抽出して前記第1平滑信号S1を形成し、
前記第1制御電圧CV1の波形を反転させて反転第1制御電圧CV1’を出力し、
前記反転第1制御電圧CV1’を用いて前記第1平滑信号S1の振幅を均一化することを特徴とする直流モータの電流リップル検出方法。 - 請求項7又は9記載の電流リップル検出方法において、
前記調整信号VCAの中心値を抽出して第2制御電圧CV2として出力し、
前記調整信号VCAと前記第2制御電圧CV2の差分を取ることにより、前記調整信号VCAから前記調整信号VCAの変化成分を取り除き、前記第2平滑信号S2を形成することを特徴とする直流モータの電流リップル検出方法。 - 請求項7〜10の何れか1項に記載の電流リップル検出方法において、
ハイパスフィルタにより、前記第1平滑信号S1又は前記第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出し、
前記第1平滑信号S1又は前記第2平滑信号S2と、前記ハイパスフィルタによって抽出された前記ノイズ成分の波形を反転させた信号とを合成することにより、前記第1平滑信号S1又は前記第2平滑信号S2から電流リップル成分のみを抽出して前記リップル成分信号S0を出力することを特徴とする直流モータの電流リップル検出方法。 - 請求項7〜11の何れか1項に記載の電流リップル検出方法において、
前記リップル成分信号S0の位相を微小にずらしたシフト信号S0’を作成し、
前記シフト信号S0’と前記リップル成分信号S0の大小関係に基づいて、前記リップル成分信号S0をデジタル信号に変換することを特徴とする直流モータの電流リップル検出方法。
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