JPH03164093A - 電流検出方法 - Google Patents
電流検出方法Info
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- JPH03164093A JPH03164093A JP1300445A JP30044589A JPH03164093A JP H03164093 A JPH03164093 A JP H03164093A JP 1300445 A JP1300445 A JP 1300445A JP 30044589 A JP30044589 A JP 30044589A JP H03164093 A JPH03164093 A JP H03164093A
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- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
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。
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、モーター等をPWM (パルス幅変調)スイ
ッチング方式でデジタル電流制御を行う場合の電流検出
方法に関するものである。
ッチング方式でデジタル電流制御を行う場合の電流検出
方法に関するものである。
従来の技術
トランジスタスイッチを用いたPWMスイッチング方式
によるモータの駆動制御回路は、省電力化や小形化に優
れるため、近年、多くつかわれている。しかし、PWM
スイッチング方式は、基本的にはON−OFF制御であ
るため巻線の時定数などにより電流波形が脈動するとい
う欠点も有している。一方マイクロプロセッサの高速化
に伴い従来位置ループ、速度ループまでであったデジタ
ル制御が電流ループまで実用化に向かっている。
によるモータの駆動制御回路は、省電力化や小形化に優
れるため、近年、多くつかわれている。しかし、PWM
スイッチング方式は、基本的にはON−OFF制御であ
るため巻線の時定数などにより電流波形が脈動するとい
う欠点も有している。一方マイクロプロセッサの高速化
に伴い従来位置ループ、速度ループまでであったデジタ
ル制御が電流ループまで実用化に向かっている。
従来のデジタル電流制御の構成を第6図に示す。
以下第6図を参照しながらその動作説明を行う。マイク
ロプロセッサ11ではサンプリングタイミング発生回路
12より発生されるサンプリングタイミングごとにモー
タ16の電流を電流検出回路l3で検出し、その時点で
の電流指令と比較しその偏差に比例したPWM比をPW
Mスイッチング回路14に出力する。P Vv’ Mス
イッチング回路14ではそのPWM比とPWM周期基準
信号発生回路I5より発生されるPWM周期とに従いモ
ータ16に印加する電圧を制御し電流制御を行う。
ロプロセッサ11ではサンプリングタイミング発生回路
12より発生されるサンプリングタイミングごとにモー
タ16の電流を電流検出回路l3で検出し、その時点で
の電流指令と比較しその偏差に比例したPWM比をPW
Mスイッチング回路14に出力する。P Vv’ Mス
イッチング回路14ではそのPWM比とPWM周期基準
信号発生回路I5より発生されるPWM周期とに従いモ
ータ16に印加する電圧を制御し電流制御を行う。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構成では、電流サンプリング
のタイミングとPWM周期が非同期のため第7図に示す
ように検出されたフィードバック電流がPWMスイッチ
ングによる脈動の影響を受けるという問題点を有してい
た。
のタイミングとPWM周期が非同期のため第7図に示す
ように検出されたフィードバック電流がPWMスイッチ
ングによる脈動の影響を受けるという問題点を有してい
た。
課題を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の第1の電流検出方
法は、電流フィードバック制御時間とPWM周期を同期
させ、PWM同期を決定する基準信号に対し設定された
タイミングで電流を取り込みPWM周期ごとに電流を検
出するものである。
法は、電流フィードバック制御時間とPWM周期を同期
させ、PWM同期を決定する基準信号に対し設定された
タイミングで電流を取り込みPWM周期ごとに電流を検
出するものである。
また本発明の第2の電流検出方法は、PWMスイッチン
グ信号のPWM比に対応し設定されたタイミングで取り
込んだ電流と、OFF時間の中間タイミングで取り込ん
だ電流と、PWM比よりPWM周期ごとの平均電流を検
出するものである。
グ信号のPWM比に対応し設定されたタイミングで取り
込んだ電流と、OFF時間の中間タイミングで取り込ん
だ電流と、PWM比よりPWM周期ごとの平均電流を検
出するものである。
作 用
第1の発明は上記した構成によってPWM比に対応し設
定されたタイミングで電流を取り込めるため、PWMス
イッチングによる脈動の影響を軽減できることとなる。
定されたタイミングで電流を取り込めるため、PWMス
イッチングによる脈動の影響を軽減できることとなる。
また第2の発明では、一般的に巻線の時定数がPWM周
期よりもかなり大きいため電流の脈動は、直線的なもの
と近似できON.OFF時間の中間タイミングで取り込
んだ電流11.12は、それぞれの区間での平均値と仮
定できる。そのためPWM比をAとすると A* I1+(1−A)* [2 は、PWM周期を通した平均電流を示すこととなり簡単
な演算でより正確な電流検出が行える。
期よりもかなり大きいため電流の脈動は、直線的なもの
と近似できON.OFF時間の中間タイミングで取り込
んだ電流11.12は、それぞれの区間での平均値と仮
定できる。そのためPWM比をAとすると A* I1+(1−A)* [2 は、PWM周期を通した平均電流を示すこととなり簡単
な演算でより正確な電流検出が行える。
実 施 例
以下、本発明の第l実施例における電流検出方法につい
て図面を参!]6しながら説明する。
て図面を参!]6しながら説明する。
第工図は、本実施例における電流検出方法の全体構成図
である。第1図において、1はPWM比算出手段、2は
PWM周期ごとにタイミング信号を発生するPWM周期
発生手段、3はP W M信号出力手段、4はモータ駆
動手段、6は電流取り込みタイミング出力手段、7は電
流検出手段、8は平均電流検出手段、16はモータであ
る。
である。第1図において、1はPWM比算出手段、2は
PWM周期ごとにタイミング信号を発生するPWM周期
発生手段、3はP W M信号出力手段、4はモータ駆
動手段、6は電流取り込みタイミング出力手段、7は電
流検出手段、8は平均電流検出手段、16はモータであ
る。
まず最初にデジタル電流制御の全体の流れを説明する。
PWM比算出手段1では次のPWM周期Toで流すべき
電流司令値ICと、モータ16に流れている電流フィー
ドバック値Ifより、次のPWM周期TOでのP W
M比αを算出する。一般的なフィードバック制御ではI
cとIfの偏差に比例ゲインKを乗算してPWM比αか
算出される。PWM信号出力手段3では算出されたPW
M比αをもとに、PWM周期発生千段2から出力される
次のタイミング信号をトリガーとしてTo時間ON、(
1−α)TO時間OFFといったPWM信号に変換され
る。そしてそのPWM信号をもとにモータ駆動手段4で
モータ16を駆動する。第2図にモータ駆動手段4であ
るモータ駆動回路を示す。第2図においてSWI〜SW
4はトランジスタスイッチ、D1〜D4はフリーホイリ
ングダイオードてある。P W M信号によってSWI
,4のベアでON,OFFあるいはSW2,3のベアで
ON,OFFLてモータ16に流れる電流を制御する。
電流司令値ICと、モータ16に流れている電流フィー
ドバック値Ifより、次のPWM周期TOでのP W
M比αを算出する。一般的なフィードバック制御ではI
cとIfの偏差に比例ゲインKを乗算してPWM比αか
算出される。PWM信号出力手段3では算出されたPW
M比αをもとに、PWM周期発生千段2から出力される
次のタイミング信号をトリガーとしてTo時間ON、(
1−α)TO時間OFFといったPWM信号に変換され
る。そしてそのPWM信号をもとにモータ駆動手段4で
モータ16を駆動する。第2図にモータ駆動手段4であ
るモータ駆動回路を示す。第2図においてSWI〜SW
4はトランジスタスイッチ、D1〜D4はフリーホイリ
ングダイオードてある。P W M信号によってSWI
,4のベアでON,OFFあるいはSW2,3のベアで
ON,OFFLてモータ16に流れる電流を制御する。
その時のPWM信号とモータ電流の関係を第3図に示す
。
。
次に本実施例の電流検出方法について詳しく説明する。
第3図に示すようにPWMスイッチング方式では電流が
脈動するためPWM周期と電流検出周期が非周期で行わ
れると検出誤差を含むことになる。それ故本方法では電
流取り込みタイミング出力千段5を設け、PWM周期発
生手段2より出力されるタイミング信号から設定された
時間Td後に電流検出手段6へ電流取り込みタイミング
信号を出力する。本実施例では設定時間Tdをゼロとし
た場合について述べる。電流取り込みタイミング信号出
力時に電流検出手段6で検出された電流を1tとすると
そのPWM周期TOでの平均電流lmは下式で表わされ
る。
脈動するためPWM周期と電流検出周期が非周期で行わ
れると検出誤差を含むことになる。それ故本方法では電
流取り込みタイミング出力千段5を設け、PWM周期発
生手段2より出力されるタイミング信号から設定された
時間Td後に電流検出手段6へ電流取り込みタイミング
信号を出力する。本実施例では設定時間Tdをゼロとし
た場合について述べる。電流取り込みタイミング信号出
力時に電流検出手段6で検出された電流を1tとすると
そのPWM周期TOでの平均電流lmは下式で表わされ
る。
■
1
τ
(e
αTO/τ
1
)
+
(e
(1−αITO/τ−1
)
}
+I1e−αTo/τ} τ
( e ”−”−””′r− 1 ) ] / T O
・・・・・・・・・・・・1 を V1=VO−KeXN ・・・・・・・
・・・・・2V2=−V○−Ke XN ・・・・
・・・・・・・・3ここで、R;モータ巻線抵抗 L;モータ巻線インダクタンス Ke;モータ逆起電力定数 N;モータ回転数 VO;電源電圧 τ;モータ電気的時定数(=L/R) 上記演算を平均電流算出手段7で算出し、その算出値l
mをフィードバック電流値としてPWM比算出千段1へ
渡す。
・・・・・・・・・・・・1 を V1=VO−KeXN ・・・・・・・
・・・・・2V2=−V○−Ke XN ・・・・
・・・・・・・・3ここで、R;モータ巻線抵抗 L;モータ巻線インダクタンス Ke;モータ逆起電力定数 N;モータ回転数 VO;電源電圧 τ;モータ電気的時定数(=L/R) 上記演算を平均電流算出手段7で算出し、その算出値l
mをフィードバック電流値としてPWM比算出千段1へ
渡す。
以上のようにPWM周期に同期した電流取り込みタイミ
ング出力手段5と平均電流算出手段7を設けることによ
り、電流脈動の影響を軽減できPWM周期間の平均電流
が求まるためデジタルフィードバック制御性能を向上す
ることができる。
ング出力手段5と平均電流算出手段7を設けることによ
り、電流脈動の影響を軽減できPWM周期間の平均電流
が求まるためデジタルフィードバック制御性能を向上す
ることができる。
ここではDCモータの場合について述べたが3相モータ
の場合でも同様の効果を得ることができる。
の場合でも同様の効果を得ることができる。
また電流取り込みタイミング出力千段5で設定手段Td
をゼロとしたがスイッチングノイズの影響を考えて、T
d<<TOの範囲でTdを設定し、ToのかわりにTo
−Tdを1式に用いてもよい。
をゼロとしたがスイッチングノイズの影響を考えて、T
d<<TOの範囲でTdを設定し、ToのかわりにTo
−Tdを1式に用いてもよい。
次に、本発明の第2実施例における電流検出方法につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
第4図は本実施例における電流検出方法の全体構成図で
ある。第4図において、8は第4の電流取り込みタイミ
ング出力手段、9は第2の電流I2取り込みタイミング
出力手段、10は平均電流算出手段であり他は第1実施
例の全体構或図に示すものと同様である。
ある。第4図において、8は第4の電流取り込みタイミ
ング出力手段、9は第2の電流I2取り込みタイミング
出力手段、10は平均電流算出手段であり他は第1実施
例の全体構或図に示すものと同様である。
本電流検出方法では2つの電流取り込みタイミング手段
8,つと電流I2取り込みタイミング出力手段を設け、
PWM周期発生手段2より出力されるタイミング信号を
トリガーとしてそれぞれTl.T2時間後に電流取り込
みタイミング信号を出力する。Tl.T2は下式で算出
される。
8,つと電流I2取り込みタイミング出力手段を設け、
PWM周期発生手段2より出力されるタイミング信号を
トリガーとしてそれぞれTl.T2時間後に電流取り込
みタイミング信号を出力する。Tl.T2は下式で算出
される。
ここで、αはPWM比,TOはPWM周期を表す。すな
わちTl,T2はPWM信号のON時間と、OFF時間
の中間の時間を意味するものである。第5図にPWM信
号と電流の関係を示す。
わちTl,T2はPWM信号のON時間と、OFF時間
の中間の時間を意味するものである。第5図にPWM信
号と電流の関係を示す。
モータ巻線の電気的時定数tとPWM周期Toは一般的
にて>>Toに設定されたTo内での電流変化はほぼ直
線と近似できる。それ故、第1の電流取り込みタイミン
グ出力手段8によってT1で取り込んだ電流I1と、第
2の電流取り込みタイミング出力手段9によってT2で
取り込んだ電流I2は、それぞれPWM周期におけるO
N時間の平均電流、OFF時間の平均電流とみなすこと
ができる。平均電流算出手段10では平均電流lmを下
式で算出し、その値をフィードバック電流値としてP
’vV M比算出手段に渡す。
にて>>Toに設定されたTo内での電流変化はほぼ直
線と近似できる。それ故、第1の電流取り込みタイミン
グ出力手段8によってT1で取り込んだ電流I1と、第
2の電流取り込みタイミング出力手段9によってT2で
取り込んだ電流I2は、それぞれPWM周期におけるO
N時間の平均電流、OFF時間の平均電流とみなすこと
ができる。平均電流算出手段10では平均電流lmを下
式で算出し、その値をフィードバック電流値としてP
’vV M比算出手段に渡す。
1m= l(IT○XI1+(1−a>TOXI2+/
TO ・・・・・・・・・6以上のようにPWM周期に
同期し、PWM信ON時間の中間タイミングとOFF時
間の中間タイミングでそれぞれ電流11.12を取り込
むことで簡単な演算でPWM周期内の平均電流を求める
ことができる。
TO ・・・・・・・・・6以上のようにPWM周期に
同期し、PWM信ON時間の中間タイミングとOFF時
間の中間タイミングでそれぞれ電流11.12を取り込
むことで簡単な演算でPWM周期内の平均電流を求める
ことができる。
発明の効果
以上のように第1の発明は、電流フィードバック制御時
間とPWM周期を同期させ、P W M周期を決定する
基準信号に対し設定されたタイミングことで、PWMス
イッチング方式による電流の脈動の影響が軽減でき、デ
ジタル電流フィードバック制御の性能向上が図ることが
できるものである。
間とPWM周期を同期させ、P W M周期を決定する
基準信号に対し設定されたタイミングことで、PWMス
イッチング方式による電流の脈動の影響が軽減でき、デ
ジタル電流フィードバック制御の性能向上が図ることが
できるものである。
また第2の発明は、PWMスイッチング信号のPWM比
に対応し設定されたタイミングで取り込んだ電流、およ
びOFF時間の中間のタイミングで取り込んだ電流とP
WM比よりPWM周期ごとの平均電流が簡単に検出でき
、その実用的効果は大なるものである。
に対応し設定されたタイミングで取り込んだ電流、およ
びOFF時間の中間のタイミングで取り込んだ電流とP
WM比よりPWM周期ごとの平均電流が簡単に検出でき
、その実用的効果は大なるものである。
第1図は本発明の第1実施例における全体構成図、第2
図は同実施例におけるモータ駆動回路、第3図はPWM
信号と電流波形の関係図、第4図は第2の発明の実施例
における全体構成図、第5図は同実施例におけるPWM
信号と取り込み電流の関係図、第6図は従来のデジタル
電流制御の構成図、第7図は従来のデジタル制御におけ
るPWM信号と電流波形の関係図である。 1・・・・・・PWM比算出手段、2・・・・・・PW
M周期基準信号発生手段、3・・・・・・PWM信号出
力手段・4・・・・・・モータ駆動手段、5・・・・・
・電流取り込みトイミング出力手段、6・・・・・・電
流検出手段、7・・・・・・平均電流算出手段、8・・
・・・・第1の電流取り込みタイミング出力手段、9・
・・・・・第2の電流取り込みタイミング出力手段、1
0・・・・・・平均電流算出手段。
図は同実施例におけるモータ駆動回路、第3図はPWM
信号と電流波形の関係図、第4図は第2の発明の実施例
における全体構成図、第5図は同実施例におけるPWM
信号と取り込み電流の関係図、第6図は従来のデジタル
電流制御の構成図、第7図は従来のデジタル制御におけ
るPWM信号と電流波形の関係図である。 1・・・・・・PWM比算出手段、2・・・・・・PW
M周期基準信号発生手段、3・・・・・・PWM信号出
力手段・4・・・・・・モータ駆動手段、5・・・・・
・電流取り込みトイミング出力手段、6・・・・・・電
流検出手段、7・・・・・・平均電流算出手段、8・・
・・・・第1の電流取り込みタイミング出力手段、9・
・・・・・第2の電流取り込みタイミング出力手段、1
0・・・・・・平均電流算出手段。
Claims (2)
- (1)トランジスタスイッチを用いたPWMスイッチン
グ方式によるデジタル電流制御において、電流フィード
バック制御時間とPWM周期を同期させ、PWMスイッ
チング信号のPWM比に対応し設定されたタイミングで
電流を取り込み前記PWM周期ごとに電流を検出する電
流検出方法。 - (2)PWMスイッチング信号におけるON時間の中間
タイミングで取り込んだ電流をI1、OFF時間の中間
タイミングで取り込んだ電流をI2とし、前記I1、I
2とPWM比よりPWM周期ごとの平均電流を検出する
請求項1記載の電流検出方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1300445A JPH03164093A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 電流検出方法 |
KR1019900018600A KR930007592B1 (ko) | 1989-11-17 | 1990-11-16 | 전류검출방법 |
US07/918,811 US5341286A (en) | 1989-11-17 | 1992-07-23 | Current detecting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1300445A JPH03164093A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 電流検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03164093A true JPH03164093A (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=17884888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1300445A Pending JPH03164093A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 電流検出方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5341286A (ja) |
JP (1) | JPH03164093A (ja) |
KR (1) | KR930007592B1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0695679A1 (en) * | 1994-08-02 | 1996-02-07 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Power steering apparatus for performing feedback control of motor-driving current |
JP2008157304A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Nissan Motor Co Ltd | 誘導負荷電流制御装置 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2114679C (en) * | 1993-02-04 | 1997-07-01 | Shigeru Tanaka | Power converter control system |
JPH07175515A (ja) * | 1993-12-17 | 1995-07-14 | Kobe Steel Ltd | 機械設備及びローラミルの異常検出方法,安定度算出方法及び運転制御方法 |
US5523676A (en) * | 1994-03-31 | 1996-06-04 | Delco Electronics Corp. | Sample and hold method and apparatus for sensing inductive load current |
JPH08172722A (ja) * | 1994-12-19 | 1996-07-02 | Yamaha Motor Co Ltd | 過電流取出防止装置 |
US5710495A (en) * | 1996-08-14 | 1998-01-20 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for measuring average motor current |
EP0897213B1 (en) * | 1997-08-11 | 2004-03-31 | SGS-THOMSON MICROELECTRONICS S.r.l. | Monitoring of current in an inductive load, PWM driven through a bridge stage |
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