JPH03164093A - 電流検出方法 - Google Patents

電流検出方法

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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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博之 井上
Mikio Hasegawa
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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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
■ 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （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. （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。
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