JP7482426B2 - Motor Drive Unit - Google Patents
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Description
本開示は、モータを駆動するモータ駆動装置に関する。 This disclosure relates to a motor drive device that drives a motor.
従来、モータを駆動するための三相交流を出力するインバータを備えるモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a motor drive device equipped with an inverter that outputs three-phase AC to drive a motor is known (see, for example, Patent Document 1).
一般に、モータを駆動するインバータは、スイッチング素子を備え、スイッチング素子がＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によりスイッチング制御されることで、所望の周波数の三相交流を出力する。 In general, an inverter that drives a motor is equipped with switching elements, and the switching elements are switched and controlled by a PWM (Pulse Width Modulation) signal to output three-phase AC at the desired frequency.
インバータを備えるモータ駆動装置において、スイッチング素子がスイッチング動作を行うと、そのインバータからスイッチングノイズが放出される。 In a motor drive device equipped with an inverter, when a switching element performs a switching operation, switching noise is emitted from the inverter.
このスイッチングノイズは、周囲の機器等に悪影響を及ぼす恐れがある。このため、モータ駆動装置から放出されるスイッチングノイズを、そのモータ駆動装置の周囲環境に応じた所望のノイズレベル以下に抑制する必要がある。 This switching noise can have a detrimental effect on surrounding equipment. For this reason, it is necessary to suppress the switching noise emitted from the motor drive device to a desired noise level or lower according to the surrounding environment of the motor drive device.
一方で、インバータを備えるモータ駆動装置に対しては、スイッチング素子が行うスイッチング動作によるスイッチング損失の低減が望まれる。 On the other hand, for motor drive devices equipped with inverters, it is desirable to reduce switching losses caused by the switching operations of switching elements.
そこで、本開示は、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide a motor drive device that can appropriately reduce switching losses without exceeding a desired noise level according to the surrounding environment.
本開示の一態様に係るモータ駆動装置は、モータを駆動するインバータと、前記インバータに電力を供給する電源の１以上の電源線うちの少なくとも１つの電源線の電位と、前記モータのアースの電位と、の間の振幅を検出し、検出結果を出力する第１の検出器と、を備える。 A motor drive device according to one aspect of the present disclosure includes an inverter that drives a motor, and a first detector that detects the amplitude between the potential of at least one of one or more power lines of a power source that supplies power to the inverter and the potential of the earth of the motor, and outputs the detection result.
周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができるモータ駆動装置が提供される。 A motor drive device is provided that can appropriately reduce switching losses without exceeding the desired noise level according to the surrounding environment.
（本開示の一態様を得るに至った経緯）
インバータにおいて、スイッチング素子のスイッチングを制御するＰＷＭ信号の立ち上がりまたは／および立ち下がりエッジの傾きを急峻にすると、または、ＰＷＭ信号の周波数を高くすると、スイッチング損失が低減する。その反面、ＰＷＭ信号の立ち上がりまたは／および立ち下がりエッジの傾きを急峻にすると、または、ＰＷＭ信号の周波数を高くすると、インバータから放出されるスイッチングノイズが増大する。
(How one aspect of the present disclosure was achieved)
In an inverter, if the slope of the rising and/or falling edges of a PWM signal that controls the switching of a switching element is made steeper, or if the frequency of the PWM signal is increased, the switching loss is reduced. On the other hand, if the slope of the rising and/or falling edges of the PWM signal is made steeper, or if the frequency of the PWM signal is increased, the switching noise emitted from the inverter increases.
一般に、モータを駆動するインバータから放出されるスイッチングノイズに起因する端子雑音電圧強度は、モータに接続される信号線、電源線等といった、モータ駆動装置の周囲環境の影響を受ける。このため、インバータを設計する際には、想定され得る様々な周囲環境において、スイッチングノイズが所望のノイズレベルを超えないように、スイッチングノイズの放出特性にマージンを持たせる必要がある。すなわち、想定され得る様々な周囲環境において、スイッチングノイズが所望のノイズレベルを超えないように、ＰＷＭ信号の波形を調整する必要がある。このようにしてＰＷＭ信号の波形を調整した結果、実際の周囲環境に応じた所望のノイズレベルに対して、インバータにおけるスイッチング損失が、過剰に大きくなってしまうことがあるという問題がある。 In general, the terminal noise voltage strength caused by switching noise emitted from an inverter that drives a motor is affected by the surrounding environment of the motor drive device, such as the signal lines and power lines connected to the motor. For this reason, when designing an inverter, it is necessary to provide a margin in the emission characteristics of the switching noise so that the switching noise does not exceed the desired noise level in various possible surrounding environments. In other words, it is necessary to adjust the waveform of the PWM signal so that the switching noise does not exceed the desired noise level in various possible surrounding environments. As a result of adjusting the waveform of the PWM signal in this way, there is a problem that the switching loss in the inverter may become excessively large relative to the desired noise level according to the actual surrounding environment.
そこで、発明者らは、上記問題に鑑みて、実際の周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができるモータ駆動装置について、鋭意、実験、検討を重ねた。その結果、発明者らは、下記モータ駆動装置に想到した。 In view of the above problems, the inventors conducted extensive experiments and studies to find a motor drive device that can appropriately reduce switching losses without exceeding a desired noise level according to the actual surrounding environment. As a result, the inventors came up with the following motor drive device.
本開示の一態様に係るモータ駆動装置は、モータを駆動するインバータと、前記インバータに電力を供給する電源の１以上の電源線うちの少なくとも１つの電源線の電位と、前記モータのアースの電位と、の間の振幅を検出し、検出結果を出力する第１の検出器と、を備える。 A motor drive device according to one aspect of the present disclosure includes an inverter that drives a motor, and a first detector that detects the amplitude between the potential of at least one of one or more power lines of a power source that supplies power to the inverter and the potential of the earth of the motor, and outputs the detection result.
一般に、インバータがモータを駆動する場合において、インバータから放出されるスイッチングノイズは、インバータからモータに供給される三相交流における同相信号成分としてモータに伝播する。そして、このインバータからモータに伝播する同相信号成分が、端子雑音電圧強度に強く寄与する。このモータに伝播された同相信号成分は、キルヒホッフの電流保存則により、モータのアースから出力される。 In general, when an inverter drives a motor, the switching noise emitted from the inverter propagates to the motor as an in-phase signal component in the three-phase AC supplied from the inverter to the motor. This in-phase signal component propagating from the inverter to the motor contributes strongly to the terminal noise voltage intensity. This in-phase signal component propagated to the motor is output from the motor's earth according to Kirchhoff's law of conservation of current.
上記構成のモータ駆動装置によると、第１の検出器は、モータに伝播された同相信号成分の強度を、インバータに電力を供給する１以上の電源のうちの少なくとも１つの電源の電位と、モータのアースの電位と、の間の振幅として検出し、検出結果を出力する。このため、このモータ駆動装置を利用する利用者は、第１の検出器から出力される検出結果を確認しながら、スイッチング損失を低減するための対策を取ることができる。 In the motor drive device of the above configuration, the first detector detects the strength of the in-phase signal component propagated to the motor as the amplitude between the potential of at least one of the one or more power sources that supply power to the inverter and the potential of the motor earth, and outputs the detection result. Therefore, a user of this motor drive device can take measures to reduce switching loss while checking the detection result output from the first detector.
従って、上記構成のモータ駆動装置によると、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができるモータ駆動装置が提供される。 Therefore, the motor drive device configured as described above provides a motor drive device that can appropriately reduce switching losses within a range that does not exceed a desired noise level according to the surrounding environment.
また、前記第１の検出器は、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位との間のピーク振幅を検出するとしてもよい。 The first detector may also detect a peak amplitude between the potential of the at least one power line and the potential of the earth.
これにより、第１の検出器は、モータに伝播された同相信号成分のピーク強度を検出することができる。 This allows the first detector to detect the peak intensity of the in-phase signal component propagated to the motor.
また、更に、前記インバータを、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いてＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部を備え、前記ＰＷＭ制御部は、前記第１の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の波形を制御するとしてもよい。 The inverter may further include a PWM control unit that controls the inverter using a PWM (Pulse Width Modulation) signal, and the PWM control unit may control the waveform of the PWM signal based on the amplitude detected by the first detector.
これにより、ＰＷＭ信号の波形を制御することで、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。 This allows the waveform of the PWM signal to be controlled to appropriately reduce switching losses without exceeding the desired noise level according to the surrounding environment.
また、前記ＰＷＭ制御部は、前記ＰＷＭ信号の周波数が変化するように、前記ＰＷＭ信号を制御するとしてもよい。 The PWM control unit may also control the PWM signal so that the frequency of the PWM signal changes.
これにより、ＰＷＭ信号の周波数が変化するようにＰＷＭ信号の波形を制御することで、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。 By controlling the waveform of the PWM signal so that the frequency of the PWM signal changes, it is possible to appropriately reduce switching losses without exceeding the desired noise level according to the surrounding environment.
また、前記ＰＷＭ制御部は、前記ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように、前記ＰＷＭ信号の波形を制御するとしてもよい。 The PWM control unit may also control the waveform of the PWM signal so that at least one of the slope of the rising edge and the slope of the falling edge of the PWM signal is changed.
これにより、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するようにＰＷＭ信号の波形を制御することで、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。 By controlling the waveform of the PWM signal so that at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge of the PWM signal is changed, it is possible to appropriately reduce switching losses within a range that does not exceed a desired noise level according to the surrounding environment.
また、さらに、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去する第１のフィルタを備え、前記第１の検出器は、前記第１のフィルタにより前記第１の所定の周波数成分が除去された、前記少なくとも１つの電源の電位と前記アースの電位との間の振幅を検出するとしてもよい。 Furthermore, the device may further include a first filter that removes a first predetermined frequency component between the potential of the at least one power supply line and the potential of the earth, and the first detector may detect the amplitude between the potential of the at least one power supply and the potential of the earth from which the first predetermined frequency component has been removed by the first filter.
これにより、第１の検出器は、モータに伝播された同相信号成分から第１の所定の周波数成分が除去された信号の強度を検出することができる。 This allows the first detector to detect the strength of the signal in which the first predetermined frequency component has been removed from the in-phase signal component propagated to the motor.
また、さらに、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去する第２のフィルタと、前記第２のフィルタにより前記第２の所定の周波数成分が除去された、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位との間の振幅を検出する第２の検出器とを備え、前記ＰＷＭ制御部は、前記第１の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の周波数が変化するように、前記ＰＷＭ信号の波形を制御し、前記第２の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように、前記ＰＷＭ信号を制御するとしてもよい。 The present invention may further include a second filter that removes a second predetermined frequency component between the potential of the at least one power line and the potential of the earth, and a second detector that detects the amplitude between the potential of the at least one power line and the potential of the earth from which the second predetermined frequency component has been removed by the second filter, and the PWM control unit may control the waveform of the PWM signal so that the frequency of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the first detector, and control the PWM signal so that at least one of the slope of the rising edge and the slope of the falling edge of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the second detector.
これにより、モータに伝播された同相信号成分から第１の所定の周波数成分が除去された信号の強度に基づいてＰＷＭ信号の周波数が変化するようにＰＷＭ信号の波形を制御し、モータに伝播された同相信号成分から第２の所定の周波数成分が除去された信号の強度に基づいてＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するようにＰＷＭ信号の波形を制御することで、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。 By controlling the waveform of the PWM signal so that the frequency of the PWM signal changes based on the strength of the signal obtained by removing a first predetermined frequency component from the in-phase signal components propagated to the motor, and by controlling the waveform of the PWM signal so that at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge of the PWM signal changes based on the strength of the signal obtained by removing a second predetermined frequency component from the in-phase signal components propagated to the motor, it is possible to appropriately reduce switching loss within a range that does not exceed a desired noise level according to the surrounding environment.
また、前記ＰＷＭ制御部は、前記第１の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の周波数が変化するように、前記ＰＷＭ信号の波形を制御した後に、前記第２の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように、前記ＰＷＭ信号を制御するとしてもよい。 The PWM control unit may control the waveform of the PWM signal so that the frequency of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the first detector, and then control the PWM signal so that at least one of the slope of the rising edge and the slope of the falling edge of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the second detector.
これにより、ＰＷＭ信号の周波数が変化するように行うＰＷＭ信号の波形の制御を、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下りエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように行うＰＷＭ信号の波形の制御よりも優先して行うことができる。 This allows control of the waveform of the PWM signal, which changes the frequency of the PWM signal, to be prioritized over control of the waveform of the PWM signal, which changes at least one of the slope of the rising edge and the slope of the falling edge of the PWM signal.
以下、本開示の一態様に係るモータ制御装置の具体例について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ならびに、ステップ（工程）およびステップの順序等は、一例であって本開示を限定する趣旨ではない。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。 A specific example of a motor control device according to one aspect of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Each embodiment shown here shows one specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, components, the arrangement and connection of the components, as well as the steps (processes) and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present disclosure. In addition, each figure is a schematic diagram and is not necessarily a precise illustration.
なお、本開示の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that the comprehensive or specific aspects of the present disclosure may be realized as a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM, or may be realized as any combination of a system, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、実施の形態１に係るモータ駆動システム１の構成例を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
<Configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a motor drive system 1 according to a first embodiment.
図１に示すように、モータ駆動システム１は、モータ駆動装置１０と、モータ８０と、三相交流電源９０とを備える。
As shown in FIG. 1, the motor drive system 1 includes a
モータ８０は、モータ駆動装置１０により駆動される。
The
三相交流電源９０は、モータ駆動装置１０に、Ｌ１相とＬ２相とＬ３相との３相からなる三相交流を供給する。図１に示すように、Ｌ１相の交流成分は、電源線９１を通ってモータ駆動装置１０に供給され、Ｌ２相の交流成分は、電源線９２を通ってモータ駆動装置１０に供給され、Ｌ３相の交流成分は、電源線９３を通ってモータ駆動装置１０に供給される。
The three-phase
モータ駆動装置１０は、三相交流電源９０から供給される三相交流を電力源とし、モータ８０を駆動する。
The
図１に示すように、モータ駆動装置１０は、インバータ２０と、第１の検出器３１と、第２の検出器３２と、ＰＷＭ制御部４０と、第１のフィルタ５１と、第２のフィルタ５２と、平滑回路６０と、整流回路７０とを備える。
As shown in FIG. 1, the
整流回路７０は、三相交流電源９０から供給される三相交流を整流する。以下、整流回路７０により整流された直流であって、次に説明する平滑回路６０により平滑化される前の直流のことを「平滑前直流」とも称する。
The
平滑回路６０は、整流回路７０により整流された平滑前直流が供給され、供給される平滑前直流を平滑化する。以下、平滑回路６０により平滑化された直流のことを「平滑後直流」とも称する。
The smoothing
整流回路７０と平滑回路６０とは、上記構成により、インバータ２０に直流（ここでは平滑後直流）を供給する直流電源として機能する。図１に示すように、直流電源における高い電位側の直流成分Ｐは、電源線６１を通ってインバータ２０に供給され、直流電源における低い電位側の直流成分Ｎは電源線６２を通ってインバータ２０に供給される。
With the above configuration, the
インバータ２０は、平滑回路６０により平滑化された平滑後直流が供給され、モータ８０を駆動する。より具体的には、インバータ２０は、スイッチング動作を行う複数のスイッチング素子（ここでは、６個のスイッチング素子）を備え、これら複数のスイッチング素子が、後述するＰＷＭ制御部４０から出力されるＰＷＭ信号によりＰＷＭ制御されることで、供給される平滑後直流を、Ｕ相とＶ相とＷ相とからなる三相交流に変換し、変換した三相交流をモータ８０に供給することでモータ３０を駆動する。図１に示すように、Ｕ相の交流成分は、電源線２１を通ってモータ８０に供給され、Ｖ相の交流成分は、電源線２２を通ってモータ８０に供給され、Ｗ相の交流成分は、電源線２３を通ってモータ８０に供給される。
The
図２は、インバータ２０からモータ８０に供給される三相交流の電流波形を示す波形図である。
Figure 2 is a waveform diagram showing the current waveform of the three-phase AC supplied from the
図２に示すように、インバータ２０は、ＰＷＭ制御部４０から出力されるＰＷＭ信号により、スイッチング素子がＰＷＭ制御されることで、互いに位相が１２０度ずつずれた正弦波成分を主成分とするＵ相電流とＶ相電流とＷ相電流とを、それぞれ、電源線２１と電源線２２と電源線２３とを通して、モータ８０に供給する。
As shown in FIG. 2, the
また、図２に示すように、Ｕ相電流とＶ相電流とＷ相電流とには、それぞれ、正弦波成分に加えて、スイッチング素子が行うスイッチング動作に由来するノイズ成分が含まれる。これらノイズ成分の一部は、モータ８０に供給される三相交流の同相信号成分となり、端子雑音電圧強度に影響を与える。
As shown in FIG. 2, the U-phase current, V-phase current, and W-phase current each contain, in addition to sine wave components, noise components resulting from the switching operations of the switching elements. Some of these noise components become in-phase signal components of the three-phase AC supplied to the
前述したように、Ｕ相電流の正弦波成分と、Ｖ相電流の正弦波成分と、Ｗ相電流の正弦波成分とは、互いに位相が１２０度ずつずれている。このため、Ｕ相電流とＶ相電流とＷ相電流との総和であるコモン電流における正弦波成分は、互いに打ち消しあってゼロとなる。よって、コモン電流は、Ｕ相電流のノイズ成分と、Ｖ相電流のノイズ成分と、Ｗ相電流のノイズ成分との総和となる。すなわち、インバータ２０からモータ８０に、三相交流における同相信号成分として伝播するスイッチングノイズがコモン電流となる。
As mentioned above, the sine wave components of the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current are shifted in phase from each other by 120 degrees. Therefore, the sine wave components in the common current, which is the sum of the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current, cancel each other out and become zero. Therefore, the common current is the sum of the noise components of the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current. In other words, the switching noise propagating from the
キルヒホッフの電流保存則により、コモン電流は、モータ８０のアースから出力される。そして、コモン電流は、アース配線のインピーダンス、接地先のインピーダンス等により電圧信号に変換される。三相交流における同相信号成分は、インバータ２０からモータ８０に伝播し、さらに、モータ８０のアースを通じてモータ駆動装置１０に戻ってくる。このため、インバータ２０のスイッチング動作により発生した同相信号成分がモータ駆動装置１０に戻ってくるまでに遅延が生じる。従って、モータ駆動装置１０に同相信号が戻ってくるタイミングでは、インバータ２０に電力を供給する１以上の電源には、インバータ２０からモータ８０に供給される三相交流における同相信号成分が重畳していない。このため、インバータ２０に電力を供給する電源の１以上の電源線のうちの少なくとも１つの電源線の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相交流における同相信号成分の強度を検出することができる。
According to Kirchhoff's law of conservation of current, the common current is output from the earth of the
再び図１に戻り、モータ駆動装置１０の説明を続ける。
Returning to Figure 1, we will continue explaining the
第１のフィルタ５１は、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去する。第１のフィルタ５１は、例えば、ハイパスフィルタであってもよいし、ローパスフィルタであってもよいし、バンドパスフィルタであってもよいし、バンドエリミネーションフィルタであってもよい。ここでは、一例として、第１のフィルタ５１は、２ＭＨｚ以下の周波数成分を除去するハイパスフィルタであるとして説明する。
The
第２のフィルタ５２は、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去する。第２の所定の周波数成分は、例えば、第１の所定の周波数成分と排他的であってもよいし、第１の所定の周波数成分の少なくとも一部を含んでもよい。第２のフィルタ５２は、例えば、ハイパスフィルタであってもよいし、ローパスフィルタであってもよいし、バンドパスフィルタであってもよいし、バンドエリミネーションフィルタであってもよい。ここでは、一例として、第２のフィルタ５２は、２ＭＨｚより高い周波数成分を除去するローパスフィルタであるとして説明する。
The
第１の検出器３１は、第１のフィルタ５１により第１の所定の周波数成分が除去された、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位との間の振幅を検出し、検出結果を出力する。ここでは、第１の検出器３１は、第１のフィルタ５１により第１の所定の周波数成分が除去された、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位との間のピーク振幅を検出するとして説明する。しかしながら、第１の検出器３１は、上記振幅を検出することができれば、必ずしも、上記ピーク振幅を検出する構成に限定される必要はない。
The
第２の検出器３２は、第２のフィルタ５２により第２の所定の周波数成分が除去された、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位との間の振幅を検出し、検出結果を出力する。ここでは、第２の検出器３２は、第２のフィルタ５２により第２の所定の周波数成分が除去された、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位との間のピーク振幅を検出するとして説明する。しかしながら、第２の検出器３２は、上記振幅を検出することができれば、必ずしも、上記ピーク振幅を検出する構成に限定される必要はない。
The
ＰＷＭ制御部４０は、モータ８０が所望の動作をするように、インバータ２０を、ＰＷＭ信号を用いてＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御部４０は、第１の検出器３１により検出された振幅と、第２の検出器により検出された振幅とに基づいて、ＰＷＭ信号の波形を制御する。ここで、所望の動作は、例えば、予め定められた動作であってもよいし、例えば、外部から指定される動作であってもよい。例えば、モータ駆動装置１０が、ユーザからの入力操作を受け付ける入力装置を備えている場合には、所望の動作は、入力装置によって受け付けられた、ユーザによるモータ８０の動作を指定する入力操作により定められてもよい。例えば、モータ駆動装置１０が、外部装置と通信する通信装置を備えている場合には、所望の動作は、通信装置によって受信された、外部装置（例えば、モータ駆動装置１０の上位コントローラ）からの動作指令により定められてもよい。
The
ＰＷＭ制御部４０は、例えば、マイクロプロセッサ（図示せず）とメモリ（図示せず）とを含んで構成され、マイクロプロセッサがメモリに記憶されるプログラムを実行することで、各種機能を実現するとしてもよい。
The
図１に示すように、ＰＷＭ制御部４０は、周波数制御部４１と、傾き制御部４２と、ゲート駆動回路４３とを備える。
As shown in FIG. 1, the
ゲート駆動回路４３は、モータ８０に所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ２０に出力する。
The gate drive circuit 43 generates a PWM signal to cause the
ゲート駆動回路４３は、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号として、互いに異なる複数のＰＷＭ信号を生成する機能を有する。複数のＰＷＭ信号には、互いに周波数が異なり、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとが等しい複数のＰＷＭ信号が含まれる。ゲート駆動回路４３は、周波数制御部４１から出力される周波数指示信号（後述）に基づいて、モータ８０に１の所望の動作をさせるための、互いに周波数が異なり、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとが等しい複数のＰＷＭ信号の中から１つのＰＷＭ信号を決定し、決定したＰＷＭ信号を出力する。また、複数のＰＷＭ信号には、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が異なり、互いに周波数が等しい複数のＰＷＭ信号が含まれる。ゲート駆動回路４３は、傾き制御部４２から出力される傾き指示信号（後述）に基づいて、モータ８０に１の所望の動作をさせるための、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が異なり、互いに周波数が等しい複数のＰＷＭ信号の中から１つのＰＷＭ信号を決定し、決定したＰＷＭ信号を出力する。
The gate drive circuit 43 has a function of generating a plurality of PWM signals different from each other as a PWM signal for making the
図３Ａおよび図３Ｂは、モータ８０が１の所望の動作を行う場合の、コモン電流におけるスイッチングノイズの周波数と、観測される端子雑音電圧強度との関係を示すシミュレーション結果である。図３Ａにおいて、横軸は、コモン電圧におけるスイッチングノイズの周波数であり、縦軸は、端子雑音電圧強度であり、ｆｓｗは、ＰＷＭ信号の周波数である。ここでは、一つの動作条件時のＰＷＭ信号の周波数を基準値として設定し、基準値の１倍～４倍まで周波数を変化させた場合の依存性を示す。図３Ｂにおいて、横軸は、コモン電圧におけるスイッチングノイズの周波数であり、縦軸は、端子雑音電圧強度であり、ＤＶ／ＤＴは、ＰＷＭ信号の立ち上がり、および立下りエッジの傾きである。ここでも、一つの動作条件時のＤＶ／ＤＴの値を基準値として設定し、基準値の０．７倍～１．８倍までＤＶ／ＤＴの値を変化させた場合の依存性を示す。
3A and 3B are simulation results showing the relationship between the frequency of switching noise in the common current and the observed terminal noise voltage intensity when the
図３Ａに示すように、コモン電圧におけるスイッチングノイズの周波数の高周波数領域（ここでは、２ＭＨｚより高いの周波数領域）と低周波数領域（ここでは、２ＭＨｚ以下の周波数領域）との双方の周波数領域において、ＰＷＭ信号の周波数が高い程、端子雑音電圧強度が高くなる。一方で、前述したように、ＰＷＭ信号の周波数が高い程、モータ駆動装置１０におけるスイッチング損失が少なくなる。このため、ゲート駆動回路４３が、許容される端子雑音電圧強度の範囲の中で、できるだけ高い周波数のＰＷＭ信号を出力することが望まれる。
As shown in FIG. 3A, in both the high-frequency region (here, the frequency region higher than 2 MHz) and the low-frequency region (here, the frequency region below 2 MHz) of the switching noise frequency in the common voltage, the higher the frequency of the PWM signal, the higher the terminal noise voltage intensity. On the other hand, as mentioned above, the higher the frequency of the PWM signal, the smaller the switching loss in the
図３Ｂに示すように、コモン電圧におけるスイッチングノイズの周波数の高周波数領域において、ＰＷＭ信号の立ち上がりまたは立下りエッジの傾きが急峻である程、端子雑音電圧強度が高くなる。一方で、前述したように、ＰＷＭ信号の立ち上がりまたは立ち下がりエッジの傾きが急峻である程、モータ駆動装置１０におけるスイッチング損失が少なくなる。このため、ゲート駆動回路４３が、許容される端子雑音電圧強度の範囲の中で、できるだけＰＷＭ信号の立ち上がりまたは立ち下がりエッジの傾きが急峻なＰＷＭ信号を出力することが望まれる。
As shown in FIG. 3B, in the high-frequency region of the switching noise frequency in the common voltage, the steeper the slope of the rising or falling edge of the PWM signal, the higher the terminal noise voltage strength. On the other hand, as mentioned above, the steeper the slope of the rising or falling edge of the PWM signal, the lower the switching loss in the
再び図１に戻り、モータ駆動装置１０の説明を続ける。
Returning to Figure 1, we will continue explaining the
周波数制御部４１は、第１の検出器３１により検出された振幅に基づいて、ゲート駆動回路４３が出力するＰＷＭ信号の周波数を決定するための周波数指示信号を、ゲート駆動回路４３に出力する。周波数制御部４１は、例えば、第１の検出器３１により検出された振幅が、第１の所定値以上である場合に、ＰＷＭ信号の周波数を１段階下げる旨を示す周波数指示信号を出力するとしてもよい。
The
傾き制御部４２は、第２の検出器３２により検出された振幅に基づいて、ゲート駆動回路４３が出力するＰＷＭ信号の、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を決定するための傾き指示信号を、ゲート駆動回路４３に出力する。傾き制御部４２は、例えば、第２の検出器３２により検出された振幅が、第２の所定値以上である場合に、ＰＷＭ信号の、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を一段階下げる旨を示す傾き指示信号を出力するとしてもよい。
The
＜動作＞
以下、上記構成のモータ駆動装置１０が行う動作について説明する。
<Operation>
The operation of the
モータ駆動装置１０は、インバータ２０に電力を供給する電源の１以上の電源線のうちの少なくとも１つの電源線である電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅に基づいて、ＰＷＭ信号の波形を制御するノイズレベル調整処理を行う。
The
図４は、モータ駆動装置１０が行うノイズレベル調整処理のフローチャートである。
Figure 4 is a flowchart of the noise level adjustment process performed by the
ノイズレベル調整処理は、例えば、ゲート駆動回路４３がモータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号を出力している場合において、モータ駆動装置１０を利用するユーザから、モータ駆動装置１０に対して、ノイズレベル調整処理を開始する旨の操作がなされることで開始される。
The noise level adjustment process is started, for example, when the gate drive circuit 43 is outputting a PWM signal to cause the
ノイズレベル調整処理が開始されると、ゲート駆動回路４３は、モータ８０に１の所望の動作をさせるために出力する複数のＰＷＭ信号の中から、周波数と、立ち上がりおよび立ち下がりエッジの傾きとが最大となるＰＷＭ信号を、インバータ２０へ出力するＰＷＭ信号として決定し、決定したＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ１０）。
When the noise level adjustment process is started, the gate drive circuit 43 selects, from among the multiple PWM signals to be output to the
決定したＰＷＭ信号の出力が開始されると、周波数制御部４１は、第１の検出器３１により検出された振幅が、第１の所定値以上であるか否かを調べる（ステップＳ２０）。
When the output of the determined PWM signal starts, the
ステップＳ２０の処理において、第１の検出器３１により検出された振幅が、第１の所定値以上である場合に（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、周波数制御部４１は、ＰＷＭ信号の周波数を１段階下げる旨を示す周波数指示信号を、ゲート駆動回路４３に出力する。
In the processing of step S20, if the amplitude detected by the
ＰＷＭ信号の周波数を１段階下げる旨を示す周波数指示信号が出力されると、ゲート駆動回路４３は、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号において、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの傾きを保ったまま周波数を下げることが可能であるか否かを調べる（ステップＳ３０）。
When a frequency instruction signal is output indicating that the frequency of the PWM signal is to be lowered by one step, the gate drive circuit 43 checks whether it is possible to lower the frequency while maintaining the slope of the rising and falling edges of the PWM signal for causing the
ステップＳ３０の処理において、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの傾きを保ったまま周波数を下げることが可能である場合に（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、ゲート駆動回路４３は、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号において、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの傾きを保ったまま周波数が１段階下がったＰＷＭ信号を、インバータ２０へ出力するＰＷＭ信号として決定し、決定したＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ４０）。
In the process of step S30, if it is possible to lower the frequency while maintaining the slope of the rising and falling edges (step S30: Yes), the gate drive circuit 43 determines the PWM signal to be output to the
ステップＳ４０の処理が終了すると、モータ駆動装置１０は、再びステップＳ２０の処理を行う。
When processing of step S40 is completed, the
ステップＳ２０の処理において、第１の検出器３１により検出された振幅が、第１の所定値以上でない場合に（ステップＳ２０：Ｎｏ）、傾き制御部４２は、第２の検出器３２により検出された振幅が、第２の所定値以上であるか否かを調べる（ステップＳ５０）。
In the processing of step S20, if the amplitude detected by the
ステップＳ５０の処理において、第２の検出器３２により検出された振幅が、第２の所定値以上である場合に（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、傾き制御部４２は、ＰＷＭ信号の、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を一段階下げる旨を示す傾き指示信号を、ゲート駆動回路４３に出力する。
In the processing of step S50, if the amplitude detected by the
ＰＷＭ信号の、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を一段階下げる旨を示す傾き指示信号が出力されると、ゲート駆動回路４３は、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号において、周波数を保ったまま立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を下げることが可能であるか否かを調べる（ステップＳ６０）。
When a slope instruction signal is output indicating that at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge of the PWM signal should be lowered by one step, the gate drive circuit 43 checks whether it is possible to lower at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge while maintaining the frequency of the PWM signal for causing the
ステップＳ６０の処理において、周波数を保ったまま立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を下げることが可能である場合に（ステップＳ６０：Ｙｅｓ）、ゲート駆動回路４３は、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号において、周波数を保ったまま立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が一段階下がったＰＷＭ信号を、インバータ２０へ出力するＰＷＭ信号として決定し、決定したＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ７０）。
In the process of step S60, if it is possible to lower at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge while maintaining the frequency (step S60: Yes), the gate drive circuit 43 determines the PWM signal to be output to the
ステップＳ７０の処理が終了すると、モータ駆動装置１０は、再びステップＳ５０の処理を行う。
When processing of step S70 is completed, the
ステップＳ３０の処理において、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの傾きを保ったまま周波数を下げることが可能でない場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）と、ステップＳ６０の処理において、周波数を保ったまま立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を下げることが可能でない場合（ステップＳ６０：Ｎｏ）とに、モータ駆動装置１０は、外部に、ノイズレベルを適切に調整することができない旨を示すアラーム信号を出力する（ステップＳ８０）。
If it is not possible to lower the frequency while maintaining the slope of the rising edge and the falling edge in the process of step S30 (step S30: No), or if it is not possible to lower at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge while maintaining the frequency in the process of step S60 (step S60: No), the
ステップＳ５０の処理において、第２の検出器３２により検出された振幅が、第２の所定値以上でない場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）と、ステップＳ８０の処理が終了した場合とに、モータ駆動装置１０は、そのノイズレベル調整処理を終了する。
In the processing of step S50, if the amplitude detected by the
なお、モータ駆動装置１０は、所望の動作が複数ある場合には、複数の所望の動作それぞれに対して、ノイズレベル調整処理を行うとしてもよい。この場合、ゲート駆動回路４３は、例えば、複数の所望の動作それぞれに対して行ったノイズレベル調整処理により調整されたＰＷＭ信号の波形を記憶するメモリを有し、所望の動作が切り替わる毎に、メモリに記憶されるＰＷＭ信号の波形通りのＰＷＭ信号を、インバータ２０へ出力するとしてもよい。
When there are multiple desired operations, the
また、モータ駆動装置１０は、所望の動作が範囲を持つ場合には、所望の動作の範囲内の複数の動作ポイントに対して、ノイズレベル調整処理を行うとしてもよい。この場合、ゲート駆動回路４３は、例えば、複数の動作ポイントそれぞれに対して行ったノイズレベル調整処理により調整されたＰＷＭ信号の波形のうち、最も周波数が低いＰＷＭ信号をインバータ２０に出力するとしてもよいし、例えば、最も立ち上がりおよび立ち下がりエッジの傾きが緩やかなＰＷＭ信号をインバータ２０に出力するとしてもよいし、例えば、最も周波数が低く、かつ、最も立ち上がりおよび立ち下がりエッジの傾きが緩やかなＰＷＭ信号をインバータ２０に出力するとしてもよい。
In addition, when the desired operation has a range, the
＜考察＞
前述したように、同相信号がモータ８０からアースを通じてモータ駆動装置１０に戻ってくるタイミングでは、インバータ２０に電力を供給する１以上の電源（ここでは、平滑回路６０と整流回路７０とからなる直流電源と、三相交流電源９０）には、インバータ２０からモータ８０に供給される三相交流における同相信号成分が重畳していない。このため、モータ駆動装置１０は、上記直流電源からインバータ２０に直流を供給する電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出することができる。このため、モータ駆動装置１０に対して、予め、第１の所定値と第２の所定値とを、モータ駆動装置１０から放出されるスイッチングノイズが、モータ駆動装置１０の周囲環境に応じて所望されるノイズレベルを超えないレベルとなるような値に設定しておき、この状態で、モータ駆動装置１０に、ノイズレベル調整処理を実行させることで、モータ駆動装置１０は、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、周波数が過剰に低くなることがなく、かつ、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとが過剰に緩やかになることがないＰＷＭ信号を出力することができる。このように、モータ駆動装置１０は、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
<Considerations>
As described above, at the timing when the in-phase signal returns from
また、モータ駆動装置１０は、ノイズレベル調整処理を行うことで、ＰＷＭ信号の周波数が変化するように行うＰＷＭ信号の波形の制御を、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下りエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように行うＰＷＭ信号の波形の制御よりも優先して行うことができる。
In addition, by performing noise level adjustment processing, the
図３Ａに示すように、ＰＷＭ信号の周波数を変更することで、コモン電圧におけるスイッチングノイズの周波数の高周波数領域と低周波数領域との双方の周波数領域において、端子雑音電圧強度を低減ことができる。一方で、図３Ｂに示すように、ＰＷＭ信号の立ち上がりまたは／および立下りエッジの傾きを変更することで、コモン電圧におけるスイッチングノイズの周波数の高周波数領域のみにおいて、端子雑音電圧強度を低減ことができる。これらのことから、ＰＷＭ信号の周波数が変化するように行うＰＷＭ信号の波形の制御を、ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下りエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように行うＰＷＭ信号の波形の制御よりも優先して行うことで、効果的にＰＷＭ信号の波形の調整を行うことができることがわかる。 As shown in FIG. 3A, by changing the frequency of the PWM signal, the terminal noise voltage intensity can be reduced in both the high-frequency and low-frequency regions of the switching noise frequency in the common voltage. On the other hand, as shown in FIG. 3B, by changing the slope of the rising and/or falling edges of the PWM signal, the terminal noise voltage intensity can be reduced only in the high-frequency region of the switching noise frequency in the common voltage. From these facts, it can be seen that the waveform of the PWM signal can be effectively adjusted by prioritizing control of the waveform of the PWM signal so that the frequency of the PWM signal is changed over control of the waveform of the PWM signal so that at least one of the slopes of the rising edge and the falling edge of the PWM signal is changed.
従って、モータ駆動装置１０は、ノイズレベル調整処理を行うことで、効果的にＰＷＭ信号の波形の調整を行うことができる。
Therefore, by performing noise level adjustment processing, the
（実施の形態２）
以下、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０の一部が変更されて構成される実施の形態２に係るモータ駆動装置について説明する。
(Embodiment 2)
A motor drive device according to a second embodiment, which is configured by partially modifying
以下では、実施の形態２に係るモータ駆動装置について、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０の構成要素と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、モータ駆動装置１０との相違点を中心に説明する。
In the following, the motor drive device according to embodiment 2 will be described with the same reference numerals as the components of the
図５は、実施の形態２に係るモータ駆動システム１Ａの構成例を示すブロック図である。
Figure 5 is a block diagram showing an example configuration of a
図５に示すように、モータ駆動システム１Ａは、実施の形態１に係るモータ駆動システム１に対して、モータ駆動装置１０が、モータ駆動装置１０Ａに変更されて構成される。また、図５に示すように、モータ駆動装置１０Ａは、モータ駆動装置１０に対して、結合回路１００が追加され、第１のフィルタ５１が第１のフィルタ５１Ａに変更され、第２のフィルタ５２が第２のフィルタ５２Ａに変更されて構成される。
As shown in FIG. 5, the
結合回路１００は、三相交流電源９０の、Ｌ１相の交流成分をモータ駆動装置１０Ａに供給する電源線９１と、Ｌ２相の交流成分をモータ駆動装置１０Ａに供給する電源線９２と、Ｌ３相の交流成分をモータ駆動装置１０Ａに供給する電源線９３とを、コンデンサを介して結合する。以下では、結合回路１００により、電源線９１と電源線９２と電源線９３とが結合されることで得られる電位を、三相交流結合電位と称する。
The
第１のフィルタ５１Ａは、実施の形態１に係る第１のフィルタ５１と同様のフィルタ特性を有するフィルタである。第１のフィルタ５１が、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去するのに対して、第１のフィルタ５１Ａは、モータ８０のアースの電位と、三相交流結合電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去する。
The first filter 51A is a filter having the same filter characteristics as the
第２のフィルタ５２Ａは、実施の形態１に係る第２のフィルタ５２と同様のフィルタ特性を有するフィルタである。第２のフィルタ５２が、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去するのに対して、第２のフィルタ５２Ａは、モータ８０のアースの電位と、三相交流結合電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去する。
The
＜考察＞
実施の形態１において前述したように、同相信号がモータ８０からアースを通じてモータ駆動装置１０に戻ってくるタイミングでは、インバータ２０の電力を供給する電源である三相交流電源９０には、インバータ２０からモータ８０に供給される三相交流における同相信号成分が重畳していない。このため、モータ駆動装置１０Ａは、三相交流結合電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出することができる。
<Considerations>
As described above in the first embodiment, at the timing when the in-phase signal returns from
従って、モータ駆動装置１０Ａは、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０と同様に、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
Therefore, like the
（実施の形態３）
以下、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０の一部が変更されて構成される実施の形態３に係るモータ駆動装置について説明する。
(Embodiment 3)
A motor drive device according to a third embodiment, which is configured by partially modifying
以下では、実施の形態３に係るモータ駆動装置について、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０の構成要素と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、モータ駆動装置１０との相違点を中心に説明する。
In the following, the motor drive device according to embodiment 3 will be described with the same reference numerals as the components of the
図６は、実施の形態３に係るモータ駆動システム１Ｂの構成例を示すブロック図である。
Figure 6 is a block diagram showing an example configuration of a
図６に示すように、モータ駆動システム１Ｂは、実施の形態１に係るモータ駆動システム１に対して、モータ駆動装置１０が、モータ駆動装置１０Ｂに変更されて構成される。また、図６に示すように、モータ駆動装置１０Ｂは、モータ駆動装置１０に対して、第２の検出器３２と第２のフィルタ５２とが削除され、傾き制御部４２が傾き制御部４２Ｂに変更されて構成される。また、傾き制御部４２が傾き制御部４２Ｂに変更されることに伴い、ＰＷＭ制御部４０がＰＷＭ制御部４０Ｂに変更されている。
As shown in FIG. 6,
傾き制御部４２Ｂは、第１の検出器３１により検出された振幅に基づいて、ゲート駆動回路４３が出力するＰＷＭ信号の、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を決定するための傾き指示信号を、ゲート駆動回路４３に出力する。傾き制御部４２Ｂは、例えば、第１の検出器３１により検出された振幅が、第２の所定値以上である場合に、ＰＷＭ信号の、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方を一段階下げる旨を示す傾き指示信号を出力するとしてもよい。
The
＜考察＞
上記構成のモータ駆動装置１０Ｂは、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０と同様に、電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出することができる。
<Considerations>
Like the
従って、上記構成のモータ駆動装置１０Ｂは、実施の形態１に係るモータ駆動装置１０と同様に、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
Therefore, the
（実施の形態４）
以下、実施の形態３に係るモータ駆動装置１０Ｂの一部が変更されて構成される実施の形態４に係るモータ駆動装置について説明する。
(Embodiment 4)
A motor drive device according to a fourth embodiment, which is configured by partially modifying
以下では、実施の形態４に係るモータ駆動装置について、実施の形態３に係るモータ駆動装置１０Ｂの構成要素と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、モータ駆動装置１０Ｂとの相違点を中心に説明する。
In the following, the motor drive device according to embodiment 4 will be described with the same reference numerals as the components of
図７は、実施の形態４に係るモータ駆動システム１Ｃの構成例を示すブロック図である。
Figure 7 is a block diagram showing an example configuration of a
図７に示すように、モータ駆動システム１Ｃは、実施の形態３に係るモータ駆動システム１Ｂに対して、モータ駆動装置１０Ｂが、モータ駆動装置１０Ｃに変更されて構成される。また、図７に示すように、モータ駆動装置１０Ｃは、モータ駆動装置１０Ｂに対して、第２の検出器３２が削除され、第１の検出器３１が、第１の検出器３１Ｃに変更されて構成される。
As shown in FIG. 7,
第１の検出器３１は、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位との間の振幅を検出し、検出結果を出力する。
The
＜考察＞
上記構成のモータ駆動装置１０Ｃは、実施の形態３に係るモータ駆動装置１０Ｂと同様に、電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出することができる。
<Considerations>
Like
従って、上記構成のモータ駆動装置１０Ｃは、実施の形態３に係るモータ駆動装置１０Ｂと同様に、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
Therefore, the
（実施の形態５）
以下、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃの一部が変更されて構成される実施の形態５に係るモータ駆動装置について説明する。
(Embodiment 5)
Hereinafter, a motor drive device according to a fifth embodiment will be described, which is configured by partially modifying
以下では、実施の形態５に係るモータ駆動装置について、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃの構成要素と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、モータ駆動装置１０Ｃとの相違点を中心に説明する。
In the following, the motor drive device according to embodiment 5 will be described with the same reference numerals as the components of
図８は、実施の形態５に係るモータ駆動システム１Ｄの構成例を示すブロック図である。
Figure 8 is a block diagram showing an example configuration of a
図８に示すように、モータ駆動システム１Ｄは、実施の形態４に係るモータ駆動システム１Ｃに対して、モータ駆動装置１０Ｃが、モータ駆動装置１０Ｄに変更されて構成される。また、図８に示すように、モータ駆動装置１０Ｄは、モータ駆動装置１０Ｃに対して、傾き制御部４２Ｂが削除され、ゲート駆動回路４３がゲート駆動回路４３Ｄに変更されて構成される。また、傾き制御部４２Ｂが削除されること、および、ゲート駆動回路４３がゲート駆動回路４３Ｄに変更されることに伴い、ＰＷＭ制御部４０ＢがＰＷＭ制御部４０Ｄに変更されている。
As shown in FIG. 8,
ゲート駆動回路４３Ｄは、モータ８０に所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ２０に出力する。
The gate drive circuit 43D generates a PWM signal to cause the
ゲート駆動回路４３Ｄは、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号として、互いに異なる複数のＰＷＭ信号を生成する機能を有する。複数のＰＷＭ信号には、互いに周波数が異なり、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとが等しい複数のＰＷＭ信号が含まれる。ゲート駆動回路４３Ｄは、周波数制御部４１から出力される周波数指示信号に基づいて、モータ８０に１の所望の動作をさせるための、互いに周波数が異なり、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとが等しい複数のＰＷＭ信号の中から１つのＰＷＭ信号を決定し、決定したＰＷＭ信号を出力する。
The gate drive circuit 43D has a function of generating a plurality of different PWM signals as PWM signals for causing the
＜考察＞
上記構成のモータ駆動装置１０Ｄは、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃと同様に、電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出することができる。
<Considerations>
Like
従って、上記構成のモータ駆動装置１０Ｄは、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃと同様に、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
Therefore, the
（実施の形態６）
以下、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃの一部が変更されて構成される実施の形態６に係るモータ駆動装置について説明する。
(Embodiment 6)
A motor drive device according to a sixth embodiment, which is configured by partially modifying
以下では、実施の形態６に係るモータ駆動装置について、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃの構成要素と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、モータ駆動装置１０Ｃとの相違点を中心に説明する。
In the following, the motor drive device according to embodiment 6 will be described with the same reference numerals as the components of
図９は、実施の形態６に係るモータ駆動システム１Ｅの構成例を示すブロック図である。
Figure 9 is a block diagram showing an example configuration of a
図９に示すように、モータ駆動システム１Ｅは、実施の形態４に係るモータ駆動システム１Ｃに対して、モータ駆動装置１０Ｃが、モータ駆動装置１０Ｅに変更されて構成される。また、図９に示すように、モータ駆動装置１０Ｅは、モータ駆動装置１０Ｃに対して、周波数制御部４１が削除され、ゲート駆動回路４３がゲート駆動回路４３Ｅに変更されて構成される。また、周波数制御部４１が削除されること、および、ゲート駆動回路４３がゲート駆動回路４３Ｅに変更されることに伴い、ＰＷＭ制御部４０ＢがＰＷＭ制御部４０Ｅに変更されている。
As shown in FIG. 9,
ゲート駆動回路４３Ｅは、モータ８０に所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ２０に出力する。
The gate drive circuit 43E generates a PWM signal to cause the
ゲート駆動回路４３Ｅは、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号として、互いに異なる複数のＰＷＭ信号を生成する機能を有する。複数のＰＷＭ信号には、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が異なり、互いに周波数が等しい複数のＰＷＭ信号が含まれる。ゲート駆動回路４３Ｅは、傾き制御部４２Ｂから出力される傾き指示信号に基づいて、モータ８０に１の所望の動作をさせるための、互いに、立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が異なり、互いに周波数が等しい複数のＰＷＭ信号の中から１つのＰＷＭ信号を決定し、決定したＰＷＭ信号を出力する。
The gate drive circuit 43E has a function of generating a plurality of different PWM signals as PWM signals for causing the
＜考察＞
上記構成のモータ駆動装置１０Ｅは、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃと同様に、電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出することができる。
<Considerations>
Like
従って、上記構成のモータ駆動装置１０Ｅは、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃと同様に、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
Therefore, the
（実施の形態７）
以下、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃの一部が変更されて構成される実施の形態７に係るモータ駆動装置について説明する。
(Seventh embodiment)
A motor drive device according to a seventh embodiment, which is configured by partially modifying
以下では、実施の形態７に係るモータ駆動装置について、実施の形態４に係るモータ駆動装置１０Ｃの構成要素と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、モータ駆動装置１０Ｃとの相違点を中心に説明する。
In the following, the motor drive device according to embodiment 7 will be described with the same reference numerals as the components of
図１０は、実施の形態６に係るモータ駆動システム１Ｆの構成例を示すブロック図である。
Figure 10 is a block diagram showing an example configuration of a
図１０に示すように、モータ駆動システム１Ｆは、実施の形態４に係るモータ駆動システム１Ｃに対して、モータ駆動装置１０Ｃが、モータ駆動装置１０Ｆに変更されて構成される。また、図１０に示すように、モータ駆動装置１０Ｆは、モータ駆動装置１０Ｃに対して、周波数制御部４１と、傾き制御部４２Ｂとが削除され、ゲート駆動回路４３がゲート駆動回路４３Ｆに変更され、第１の検出器３１Ｃが第１の検出器３１Ｆに変更されて構成される。また、周波数制御部４１と傾き制御部４２Ｂとが削除されること、および、ゲート駆動回路４３がゲート駆動回路４３Ｆに変更されることに伴い、ＰＷＭ制御部４０ＢがＰＷＭ制御部４０Ｆに変更されている。
As shown in FIG. 10, the
第１の検出器３１Ｅは、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位との間の振幅を検出し、検出結果を出力する。第１の検出器３１は、例えば、モータ駆動装置１０Ｆを利用するユーザに対して画像を表示するディスプレイを備え、ディスプレイに、検出結果を示す文字列または波形を表示してもよい。また、第１の検出器３１Ｆは、例えば、モータ駆動装置１０Ｆを利用するユーザに対して音声を出力するスピーカを備え、スピーカから、検出結果を示す音声を出力してもよい。
The first detector 31E detects the amplitude between the earth potential of the
ゲート駆動回路４３Ｆは、モータ８０に所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ２０に出力する。
The gate drive circuit 43F generates a PWM signal to cause the
ゲート駆動回路４３Ｆは、モータ８０に１の所望の動作をさせるためのＰＷＭ信号として、互いに異なる複数のＰＷＭ信号を生成する機能を有する。
The gate drive circuit 43F has the function of generating multiple different PWM signals to cause the
ゲート駆動回路４３Ｆは、モータ駆動装置１０Ｆを利用するユーザからの指示に基づいて複数のＰＷＭ信号の中から１つのＰＷＭ信号を決定し、決定したＰＷＭ信号を出力する。ここで、ユーザからの指示は、例えば、モータ駆動装置１０Ｆが、ユーザからの入力操作を受け付ける入力装置を備えている場合には、入力装置によって受け付けられるとしてもよい。また、ユーザからの指示は、例えば、モータ駆動装置１０Ｆが、外部装置と通信する通信装置を備えている場合には、通信装置によって外部装置から受信されるとしてもよい。
The gate drive circuit 43F determines one PWM signal from among multiple PWM signals based on instructions from a user using the
＜考察＞
上記構成のモータ駆動装置１０Ｆは、電源線６２の電位と、モータ８０のアースの電位との間の振幅を検出することで、端子雑音電圧強度に影響を与える、モータ８０に供給される三相信号における同相信号の強度を検出する。このため、モータ駆動装置１０Ｆを利用するユーザは、モータ駆動装置１０Ｆから出力される、第１の検出器３１Ｆによる検出結果を確認しながら、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切に、モータ８０に１の所望の動作をさせるための複数のＰＷＭ信号の中から１つのＰＷＭ信号を決定することができる。
<Considerations>
The
このように、モータ駆動装置１０Ｆによると、周囲環境に応じた所望のノイズレベルを超えない範囲において、適切にスイッチング損失を低減することができる。
In this way, the
（他の実施の形態）
以上、本開示の一態様に係るモータ駆動装置について、実施の形態１～実施の形態７に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形をこれら実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
Other Embodiments
Although the motor drive device according to one aspect of the present disclosure has been described above based on the first to seventh embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as it does not deviate from the spirit of the present disclosure, various modifications conceivable by a person skilled in the art to these embodiments and configurations constructed by combining components in different embodiments may also be included within the scope of one or more aspects of the present disclosure.
以下に、本開示の一態様に係るモータ駆動装置の変形例の一例を記載する。 Below is an example of a modified example of a motor drive device according to one aspect of the present disclosure.
（１）実施の形態１において、第１のフィルタ５１は、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去するとして説明した。これに対して、他の構成例として、第１のフィルタ５１は、モータ８０のアースの電位と、電源線６１の電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去する構成例も考えられる。この場合、第１の検出器３１は、第１のフィルタ５１により第１の所定の周波数成分が除去された、モータ８０のアースの電位と、電源線６１の電位との間の振幅を検出することとなる。
(1) In the first embodiment, the
また、実施の形態１において、第２のフィルタ５２は、モータ８０のアースの電位と、電源線６２の電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去するとして説明した。これに対して、他の構成例として、第２のフィルタ５２は、モータ８０のアースの電位と、電源線６１の電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去する構成例も考えられる。この場合、第２の検出器３２は、第２のフィルタ５２により第２の所定の周波数成分が除去された、モータ８０のアースの電位と、電源線６１の電位との間の振幅を検出することとなる。
In the first embodiment, the
本開示は、モータを駆動するモータ駆動装置に広く利用可能である。 This disclosure is widely applicable to motor drive devices that drive motors.
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ モータ駆動システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ モータ駆動装置
２０ インバータ
２１、２２、２３、６１、６２、９１、９２、９３ 電源線
３１、３１Ｃ、３１Ｅ、３１Ｆ 第１の検出器
３２ 第２の検出器
４０、４０Ｂ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ ＰＷＭ制御部
４１ 周波数制御部
４２、４２Ｂ 傾き制御部
４３、４３Ｄ、４３Ｅ、４３Ｆ ゲート駆動回路
５１、５１Ａ 第１のフィルタ
５２、５２Ａ 第２のフィルタ
６０ 平滑回路
７０ 整流回路
８０ モータ
９０ 三相交流電源
１００ 結合回路
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F
Claims (5)
前記インバータに電力を供給する電源の１以上の電源線うちの少なくとも１つの電源線の電位と、前記モータのアースの電位と、の間の振幅を検出し、検出結果を出力する第１の検出器と、
前記インバータを、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いてＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
前記ＰＷＭ制御部は、前記第１の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の波形を制御し、
さらに、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位とにおける第１の所定の周波数成分を除去する第１のフィルタを備え、
前記第１の検出器は、前記第１のフィルタにより前記第１の所定の周波数成分が除去された、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位との間の振幅を検出し、
さらに、
前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位とにおける第２の所定の周波数成分を除去する第２のフィルタと、
前記第２のフィルタにより前記第２の所定の周波数成分が除去された、前記少なくとも１つの電源線の電位と前記アースの電位との間の振幅を検出する第２の検出器とを備え、
前記ＰＷＭ制御部は、前記第１の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の周波数が変化するように、前記ＰＷＭ信号の波形を制御し、前記第２の検出器により検出された振幅に基づいて、前記ＰＷＭ信号の立ち上がりエッジの傾きと立ち下がりエッジの傾きとのうちの少なくとも一方が変化するように、前記ＰＷＭ信号を制御する
モータ駆動装置。 an inverter that drives a motor;
a first detector that detects an amplitude between a potential of at least one power line among one or more power lines of a power source that supplies power to the inverter and a potential of a ground of the motor, and outputs the detection result ;
A PWM control unit that controls the inverter using a PWM (Pulse Width Modulation) signal ,
The PWM control unit controls a waveform of the PWM signal based on the amplitude detected by the first detector,
a first filter for removing a first predetermined frequency component in a potential of the at least one power supply line and in a potential of the earth;
the first detector detects an amplitude between a potential of the at least one power supply line and a potential of the earth, from which the first predetermined frequency component has been removed by the first filter;
moreover,
a second filter for removing a second predetermined frequency component in the potential of the at least one power supply line and in the potential of the earth;
a second detector for detecting an amplitude between a potential of the at least one power supply line and a potential of the earth, from which the second predetermined frequency component has been removed by the second filter;
The PWM control unit controls a waveform of the PWM signal so that a frequency of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the first detector, and controls the PWM signal so that at least one of a slope of a rising edge and a slope of a falling edge of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the second detector.
Motor drive device.
請求項１に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1 , wherein the first detector detects a peak amplitude between a potential of the at least one power supply line and a potential of the earth.
請求項１に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1 , wherein the PWM control unit controls the PWM signal so that a frequency of the PWM signal changes.
請求項１または請求項３に記載のモータ駆動装置。 4. The motor drive device according to claim 1 , wherein the PWM control unit controls a waveform of the PWM signal so that at least one of a slope of a rising edge and a slope of a falling edge of the PWM signal is changed.
請求項１に記載のモータ駆動装置。 2. The motor drive device according to claim 1, wherein the PWM control unit controls a waveform of the PWM signal so that a frequency of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the first detector, and then controls the PWM signal so that at least one of a slope of a rising edge and a slope of a falling edge of the PWM signal changes based on the amplitude detected by the second detector.
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