JPH0127677B2

JPH0127677B2 -

Info

Publication number: JPH0127677B2
Application number: JP59279780A
Authority: JP
Inventors: Haruhiro Tokida; Yasuzumi Yoshimura
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1989-05-30
Also published as: JPS61154495A; US4677356A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、直流モータの駆動制御技術に関し、
特にその直流モータの駆動電流を目標の範囲内に
制御する回路に関する。

従来技術の構成第１図は、本発明に直接関連する従来の駆動制
御装置１ａを示している。

目標値としての電流指令信号Viの入力端子２
は、電流増幅器３を経て、PWM（パルス幅変調）
方式の２つの比較器４，５の一方の入力端に接続
されている。この比較器４，５は、他方の入力端
で、三角波信号Vtの入力端子６に接続されてお
り、また出力側でFET等のスイツチング素子７，
８，９，１０の制御入力端に、それぞれ接続され
ている。これらのスイツチング素子７，８，９，
１０は、電源端子１１とアース１２との間で、可
逆チヨツパ、すなわち、双方向運転用のブリツジ
回路１３を形成している。

そして制御対象の直流モータ１４は、上記ブリ
ツジ回路１３の中点間に接続されている。またこ
のブリツジ回路１３は、その２つのブリツジ辺で
カーレントトランスなどの電流検出器１５，１６
を直列に備えている。これらの電流検出器１５，
１６は、共通の電流検出増幅器１７、絶対値比較
器１８に接続されている。この絶対値比較器１８
の出力端は、直接、またはノツト回路１９を経て
スイツチ回路２０，２１に接続されている。この
スイツチ回路２０，２１は、抵抗器等の時定数設
定用の調整器２２，２３によつて電流増幅器３の
入出力端に接続されている。

従来技術の作用電流指令信号Viは、電流増幅器３を経て比較
器４，５の一方の入力端に直接、または反転しな
がら入力される。そこで、この比較器４，５は、
一方の入力端で電流指令信号Viを入力し、かつ
他方の入力端で三角波信号Vtを入力し、それら
を比較することによつて、電流指令信号Viに比
例したパルス幅の駆動信号Voを発生し、それぞ
れ対応のスイツチング素子７，８，９，１０の制
御入力端に送り込む。そこで、ブリツジ回路１３
の対角位置のスイツチング素子７，８、またはス
イツチング素子９，１０は、直流モータ１４の駆
動電流の大きさおよびその方向を制御しなが
ら、直流モータ１４を所定の速度の下に駆動す
る。

一方、この駆動電流は電流検出器１５，１６
によつて検出され、電流検出増幅器１７で増幅さ
れ、絶対値比較器１８によつて、基準値Ｓと比較
される。

上記駆動電流が過電流になつたとき、絶対値
比較器１８は、その電流検出増幅器１７の出力の
大小の変化に応じて、スイツチ回路２１をオンの
状態に設定する。

このため、電流増幅器３のゲインおよび時定数
は、スイツチ回路２１のオンにより、係数Ｘ倍に
変化する。ここで、係数Ｘは、「０」よりも大き
く、また「１」よりも小さい範囲の値に設定され
る。この結果、電流増幅器３は、駆動電流を抑
える方向に作用する。このように、電流増幅器３
のゲイン、時定数および絶対値比較器１８のヒス
テリシス特性によつて、駆動制御装置１ａは目標
値を中心としながら、脈動的な発振を繰り返し、
その駆動電流を目標値の範囲内に制御してい
く。

なお、第２図に示すように、スイツチ回路２０
がオンのとき、伝達関数は、Ａ・Gm／１＋Ａ・
Gm・Gfbであり、またスイツチ回路２１がオン
のときのそれは、Ｘ・Ａ・Gm／１＋Ｘ・Ａ・
Gm・Gfbとなる。

従来技術の欠点従来の回路では、電流増幅器３に複数のスイツ
チ回路２０，２１および調整器２２，２３が外付
けによつて接続されるため、回路が複雑であり、
またその理想的な調整が困難である。さらに、そ
れらの回路の時定数を大きくとる必要があるた
め、応答速度が遅くなつている。しかも、ピーク
電流が大きいため、正確な電流制限ができず、ま
たノイズに弱いため、動作が不安定である。

発明の目的ここに、本発明の目的は、サーボ系特に電流増
幅器３の故障、および必要な部品数の数を少なく
し、同時にそれらの調整を簡単に行えるようにす
ることである。

発明の概要そこで、本発明は、電流増幅器３にスイツチ回
路２０，２１および調整器２２，２３を設けない
で、PWM方式の比較器４，５の出力側に排他的
オア回路を設け、その一方の入力端に絶対値比較
器１８の出力端を接続するようにしている。これ
らの排他的オア回路は、絶対値比較器１８の信号
レベルに応じて、比較器４，５の出力を反転させ
ることによつて、過電流時に、駆動電流の方向
を逆転方向に制御し、これによつて駆動電流を
目標の範囲内に抑えるようにしている。

実施例の構成以下、本発明の実施例の構成を図面にもとずい
て具体的に説明する。

第３図は、本発明の駆動制御装置１ｂを示して
いる。この第３図において、第１図のものと同じ
部分には同一の符号が用いられている。

図から明らかなように、本発明の駆動制御装置
１ｂは、スイツチ回路２０，２１および一方の調
整器２３を備えていない。そして、PWM方式の
比較器４，５は、排他的オア回路２４，２５の一
方の入力端に接続されている。また絶対値比較器
１８の出力端は、分岐して、排他的オア回路２
４，２５の他方の入力端に接続されている。そし
てこの排他的オア回路２４，２５の出力端は、そ
れぞれ対角位置のスイツチング素子７，８，９，
１０の制御入力端に接続されている。

ここで、電流増幅器３、および比較器４，５
は、駆動信号発生部を構成している。

発明の作用次に、発明の作用を上記駆動制御装置１の動作
とともに説明する。

まず第４図は、比較器４，５の出力信号Ａ１，
Ａ２、絶対値比較器１８の出力信号Ｂ１，Ｂ２お
よび排他的オア回路２４，２５の制御信号Ｃとの
開係で、駆動制御装置１ｂの動作を示している。
この第４図において、前半部分は直流モータ１４
の停止時であり、駆動信号Ａ１，Ａ２のデユーテ
イ比は、50％となつている。直流モータ１４が例
えば正方向に加速していくと、駆動信号Ａ１のデ
ユーテイ比は100％に近づき、逆に駆動信号Ａ２
のそれは、０％に近づく。このデユーテイ比の変
化に対応して、駆動電流は少し遅れて次第に上
昇していく。

この駆動電流が目標値を越えると、絶対値比
較器１８の制御信号Ｃは、今までの“Ｌ”レベル
から“Ｈ”レベルに変化する。このとき、排他的
オア回路２４の出力信号Ｂ１，Ｂ２は、第４図に
示すように反転するため、直流モータ１４の駆動
電流は、逆方向に大きなデユーテイ比で流れ始
める。このようにして、直流モータ１４は、減
速、つまり逆制動の状態になる。このようにして
駆動電流が目標値以下に減少すると、制御信号
Ｃは逆に“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化す
る。このとき出力信号Ｂ１，Ｂ２は、元の信号レ
ベルの状態に復帰する。このようにして、直流モ
ータ１４の駆動電流は、絶対値比較器１８のヒ
ステリシス特性のもとに、目標値を中心として脈
動的に変化し、所定の制御範囲内に収められる。

次に、第５図および第６図は、それぞれの制御
態様での制御系を示している。

制御信号Ｃが“Ｌ”レベルのとき、伝達関数
は、GM・Kc／１＋GM・Gfbで表され、また時
定数はGM・Gfbで表される。

また制御信号Ｃが“Ｈ”レベルのとき、伝達関
数は、−GM・Kc／１−GM・Gfbである。また
時定数は、GM・Gfbで表される。

すなわち、電流制御系が動作したときには、制
御系のゲインは、指令時の約−１倍に設定され、
時定数（GM・Gfb）と絶対値比較器１８のヒス
テリシス特性とからなる時定数で駆動電流が制
御できることになる。

発明の応用例上記実施例は、制御対象を直流モータ１４とし
ているが、この駆動制御装置１ｂは、第７図に示
すように、ブラシレスモータの制御回路として、
用いることもできる。この場合、排他的オア回路
２４，２５は、トランジスタ等のスイツチング素
子７，７′，８，９，１０，１０′毎に設けられ
る。これらのうちの組み合わせ、つまりスイツチ
ング素子７，８，９，１０、スイツチング素子
７′，８，９，１０′およびスイツチング素子７，
７′，１０，１０′について上記制御が行われる。
このため、それらは、組み合わせ態様に応じて正
方向用または、逆方向用として働く。そして、絶
対値比較器１８は、それらの排他的オア回路２
４，２５の一方の入力端に接続される。したがつ
て特許請求の範囲でのブリツジ回路は、この実施
例のような３相方式のトランジスターの接続関係
を含む。

発明の変形例第３図の実施例は、スイツチング特性を高速化
するために、立ち上がり特性の良好なFETを用
いているが、このスイツチング素子７，８，９，
１０は、第７図の実施例のようにスイツチング用
のトランジスター、その他の半導体スイツチで置
き換えることもできる。また絶対値比較器１８
は、目標値の範囲の上限または下限のみを規制す
るために、普通の比較器であつてもよい。

発明の効果本発明では、下記の特有の効果が得られる。

直流モータの駆動電流が目標値の範囲を越えて
から、その目標値の範囲内に修正されるまでの時
間が短いため、オーバーシユートやアンダーシユ
ートの電流の範囲が小さくでき、またその電流オ
ーバーの時間が短くなる。このため正確な電流制
限が実現できる。

また必要な回路要素が排他的オア回路だけであ
るから、部品数が少なく、またその調整が容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の駆動制御装置の回路図、第２
図は伝達関数のブロツク線図、第３図は本発明の
駆動制御装置の回路図、第４図は本発明の駆動制
御装置でのタイムチヤート図、第５図および第６
図は本発明での伝達関数のブロツク線図、第７図
は本発明の他の実施例の回路図である。１ａ……従来の駆動制御装置、１ｂ……本発明
の駆動制御装置、２……入力端子、３……電流増
幅器、４，５……比較器、６……入力端子、７，
８，９，１０……スイツチング素子、１３……ブ
リツジ回路、１４……直流モータ、１５，１６…
…電流検出器、１７……電流検出増幅器、１８…
…絶対値比較器、２４，２５……排他的オア回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１正方向用および逆方向用のスイツチング素子
により双方向運転用のブリツジ回路を構成し、こ
のブリツジ回路の中点間に直流モータを接続した
駆動制御回路において、電流指令信号に応じたパ
ルス幅で互いに逆位相の２つの駆動信号を発生す
る駆動信号発生部と、上記直流モータの駆動電流
を検出する電流検出器と、この電流検出器による
検出値と基準値とを比較して大小比較に応じて異
なるレベルの制御信号を発生する比較器と、この
比較器の制御信号と上記駆動信号発生部の一方の
駆動信号とを入力として上記ブリツジ回路の正方
向用のスイツチング素子の制御入力端に出力信号
として供給する排他的オア回路と、上記比較器の
制御信号と上記駆動信号発生部の他方の駆動信号
とを入力として上記ブリツジ回路の逆方向用のス
イツチング素子の制御入力端に出力信号として供
給する排他的オア回路とからなることを特徴とす
る直流モータの駆動制御装置。