JPH06197593A - Pwm制御モータ装置 - Google Patents

Pwm制御モータ装置

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JPH06197593A
JPH06197593A JP43A JP34693492A JPH06197593A JP H06197593 A JPH06197593 A JP H06197593A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34693492 A JP34693492 A JP 34693492A JP H06197593 A JPH06197593 A JP H06197593A
Authority
JP
Japan
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circuit
phase
pwm
output
voltage command
Prior art date
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Pending
Application number
JP43A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoji Mizutani
良治 水谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 U、V、W各相に対してそれぞれ複数のコイ
ルを巻回し、合成磁束の波形のリップル幅を小さくして
鉄損を小さくできるACサーボモータ装置を提供する。 【構成】 トルク指令を受けると、電流制御回路44
は、モータ32の各相に対する電圧指令値を算出してP
WM変換回路48、52へ出力する。PWM変換回路4
8は、電流制御回路44が算出した電圧指令値と三角波
発生回路46が発生した三角波信号とを入力してPWM
変換し、PWM変換回路48の出力に基づきインバータ
38は、モータ32の第1系統のコイル36の各相へ電
流を供給する。一方、三角波発生回路46が発生した三
角波信号は反転器50により180°だけずらされてP
WM変換回路52へ出力される。PWM変換回路52
は、電流制御回路44が算出した電圧指令値と反転器5
0が反転した三角波信号とを入力してPWM変換し、同
様のに動作によりコイル40の各相へ電流を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PWM制御モータ装置
に係り、特にコイルのU、V、W各相に対する電圧指令
と三角波発生回路の出力とを入力してPWM変換するP
WM変換回路を備えるPWM制御モータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、大容量のACサーボモータを制御
する場合、コイルのU、V、W各相に対する電圧指令と
三角波発生回路の出力とを入力してPWM変換するPW
M変換回路が用いられている。
【0003】図3は、例えば、実開昭64−6795号
公報に開示されている従来のACサーボモータのPWM
制御回路を示す回路図である。
【0004】演算増幅器10は、電流指令IR と電流フ
ィードバック信号IF を入力して電圧指令VR を出力す
る。コンパレータ12と三角波発生回路14とはPWM
変換回路を構成し、電圧指令VR を入力してPWM信号
16を出力する。PWM分配回路18はPWM信号1
6、電圧指令VR が正の時、モータ電流の3相正方向通
電を指示する正位相指令UP、VP、WP及び3相負方
向通電を指示する負位相指令UN、VN、WNを入力
し、通電を制御するベースドライブ信号BU1、BU
2、BV2、BW1、BW2を出力する。
【0005】3相トランジスタインバータ(サーボドラ
イブ回路)20、22、24、26、28、30はベー
スドライブ信号BU1〜BW2によって点呼制御され、
U、V、W相電流を出力する。なお、U、V、W相電流
のフィードバック信号は図示しない論理和回路により論
理和され、その論理和を電流フィードバック信号IF
して演算増幅器10に出力する。
【0006】次に動作について説明する。
【0007】論理和回路はモータ回路からU、V、W相
電流のフィードバック信号を入力する毎に、電流フィー
ドバック信号IF を演算増幅器10に出力し、演算増幅
器10、三角波発生回路14及びコンパレータ12は通
常のDCの電流ループと同様に動作し、電圧指令VR
対応したPWM信号16を生成する。
【0008】例えば、120度通電の場合には、図4に
示す位相指令UP〜WNが印加される。位相指令UP及
びVNのみが「1」で他の位相指令が「0」の場合(状
態1)、図から明らかなように、PWM信号16が
「1」の場合にはベースドライブ信号BU1、BV2が
「1」になり、電流がU相からV相に流れる電流モード
になる。また、状態1でPWM信号16が「0」の場合
には電流モードはV相からU相に向く。この状態1では
位相指令WP、WNは共に「0」であるからPWM信号
レベルにかかわらずBW1、BW2はいずれも0になっ
てW相には電流が流れない。
【0009】このように、PWM信号16の論理レベル
の変化によってU、V相に交流電圧が印加されるが、電
圧指令VR が正のとき、PWM信号16の平均レベルが
正になるから、モータMにはU相からV相に電流が流
れ、モータMを正方向に回転させる。また、電圧指令V
R が負のとき、PWM信号16の平均レベルが負になる
から、モータMにはV相からU相に電流が流れ、モータ
Mを逆方向に回転させる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のPWM制御モー
タ回路は、以上のように構成されており、ACサーボモ
ータを効率よく駆動するためには鉄損、銅損、渦電流
損、機械ロス等のモータ損失とインバータの損失を小さ
くする必要がある。鉄損、銅損、渦電流損は電流制御精
度に依存しており、モータ発生トルクに必要な電流、す
なわちロータ位相角に依存する。従って、ロータ位相角
に応じた正弦波状の電流を流せばよいが、半導体の発熱
等を引き起こさないためにPWM制御し、正負の電圧を
かけ、鋸歯状の電流を流している。このため、電流制御
精度を上げるにはPWMのスイッチング周期を短くし、
電流の鋸歯の幅を小さくすることが必要である。そし
て、PWMのスイッチング周期を短くすると、スイッチ
ング回数が増加し、トランジスタの非飽和領域のドライ
ブ時間が増え、発熱量が増加するという問題点があり、
また上下アーム短絡防止のデッドタイムの影響が増え、
有効電圧幅が小さくなるという問題点があり、上述した
問題点がモータ出力すなわちインバータの出力電流が大
きくなるほど悪影響が大きくなるという問題点があっ
た。
【0011】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたものであって、合成磁束の波形のリップ
ル幅を小さくして鉄損を小さくできるACサーボモータ
装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、本発明に係るPWM制御モー
タ装置は、U、V、W各相に対してそれぞれ複数巻回さ
れたコイルを有するACモータと、三角波信号を発生す
る三角波発生回路と、三角波発生回路の出力を所定位相
だけずらすずらし手段と、複数系統の三相コイルのU、
V、W各相に対する電圧指令を入力するとともに三角波
発生回路の出力またはずらし手段の異る位相の出力とを
入力してPWM変換する複数のPWM変換回路と、PW
M変換回路の出力に基づき複数系統の三相コイルそれぞ
れの電力供給を制御する複数のインバータと、を備えた
ことを特徴とするものである。
【0013】
【作用】上述構成に基づき、本発明におけるPWM制御
モータ装置は、三角波発生回路により三角波信号を発生
し、第1系統のコイルのU、V、W各相に対する電圧指
令と三角波発生回路の出力とを第1のPWM変換回路に
入力してPWM変換し、第1のPWM変換回路の出力に
基づき第1系統のコイルへの電力供給を第1のインバー
タにより制御する。また、三角波発生回路の出力をずら
し手段により所定位相だけずらし、第2系統のコイルの
U、V、W各相に対する電圧指令とずらし手段の出力と
を第2のPWM変換回路に入力してPWM変換し、第2
のPWM変換回路の出力に基づき第2系統のコイルへの
電力供給を第2のインバータにより制御する。以下同様
に、第3以降のPWM変換回路に入力される三角波発生
回路の出力をずらし手段により所定位相ずつずらし、電
圧指令とずらした値をPWM変換回路に入力してPWM
変換し、PWM変換回路の出力に基づき第3系統以降の
コイルへの電力供給をインバータにより制御する。これ
により、各コイルに流れる電流によって生じる磁束の波
形が合成されて、合成磁束の波形のリップル幅が小さく
なり、鉄損を低減し得る。
【0014】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。
【0015】図1は、本発明に係るPWM制御モータ装
置の構成を示すブロック図である。PWM制御モータ装
置は、U、V、W各相に対して巻回された第1のコイル
及びU、V、W各相に対して巻回された第2のコイルを
有するACサーボモータ32と、トルク指令に基づきA
Cサーボモータ32へ供給する電流を制御する制御部3
4と、制御部34から供給される直流電流を交流電流に
変換してU1、V1、W1相に巻回された第1系統コイ
ル36へ供給する第1のインバータ38と、電流制御部
34から供給される直流電流を交流電流に変換してU
2、V2、W2相に巻回された第2系統コイル40へ供
給する第2のインバータ42とを有している。
【0016】そして、制御部34は、トルク指令に対し
てU1、V1、W1、U2、V2、W2相電圧指令値を
出力する電流制御回路44と、三角波信号を発生する三
角波発生回路46と、第1の系統のコイル36のU1、
V1、W1各相に対する電圧指令と三角波発生回路46
の出力とを入力してPWM変換する第1のPWM変換回
路48と、三角波発生回路46の出力を所定位相だけず
らすずらし手段としての反転器50と、第2の系統のコ
イル40のU2、V2、W2各相に対する電圧指令と反
転器50の出力とを入力してPWM変換する第2のPW
M変換回路52とから構成されている。
【0017】次に、本実施例の作用について説明する。
【0018】トルク指令を受けると、電流制御回路44
は、ACサーボモータ32のU1、V1、W1、U2、
V2、W2各相に対する電圧指令値(図2(a)参照)
を算出してPWM変換回路48、52へ出力する。そし
て、PWM変換回路48は、電流制御回路44が算出し
た電圧指令値と三角波発生回路46が発生した三角波信
号とを入力してPWM変換し(図2(b)参照)、PW
M変換回路48の出力に基づきインバータ38は、AC
サーボモータ32の第1系統のコイル36のU1相へ図
2(c)に示すような電流を供給する。同様に、インバ
ータ38は、他のV1、W1相へも同様な電流を供給す
る。
【0019】一方、三角波発生回路46が発生した三角
波信号は反転器50により所定位相(例えば180°)
だけずらされてPWM変換回路52へ出力される(図2
(d)参照)。そして、PWM変換回路52は、電流制
御回路44が算出した電圧指令値と反転器50が反転し
た三角波信号とを入力してPWM変換し(図2(e)参
照)、PWM変換回路52の出力に基づきインバータ4
2は、ACサーボモータ32の第2系統のコイル40の
U2相へ図2(f)に示すような電流を供給する。同様
に、インバータ42は、他のV2、W2相へも同様な電
流を供給する。これにより、各コイルに流れる電流によ
って生じる磁束の波形が合成されて、ACサーボモータ
32は回転する。
【0020】そして、PWM変換回路48と52に供給
される三角波信号は位相が180°摩れているため、U
1、U2に発生する磁束が同じ鉄心に流れるように同相
コイルとして巻かれているU1、U2に巻かれているコ
イルに流れている電流が共振し合う形となり、鉄心中の
リップル幅(図2(g)参照)が小さくなり、鉄損を低
減する。
【0021】なお、上述実施例においては、ACサーボ
モータ32の各相に2つのコイル36、40を巻回した
が、これに限定されず、サーボモータ32の各相に3コ
イル以上のコイルを巻回してもよい。
【0022】また、上述実施例においては、反転器50
により三角波発生回路46が発生した三角波信号を反転
することにより180°ずらしているが、本発明はずら
す角度に限定されるものではない。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のPWM制
御モータ装置によれば、三角波発生回路により三角波信
号を発生し、第1系統のコイルのU、V、W各相に対す
る電圧指令と三角波発生回路の出力とを第1のPWM変
換回路に入力してPWM変換し、第1のPWM変換回路
の出力に基づき第1系統のコイルへの電力供給を第1の
インバータにより制御し、また三角波発生回路の出力を
ずらし手段により所定位相だけずらし、第2系統のコイ
ルのU、V、W各相に対する電圧指令とずらし手段の出
力とを第2のPWM変換回路に入力してPWM変換し、
第2のPWM変換回路の出力に基づき第2系統のコイル
への電力供給を第2のインバータにより制御し、同様
に、第3以降のPWM変換回路に入力される三角波発生
回路の出力をずらし手段により所定位相ずつずらすよう
に構成したので、各コイルに流れる電流によって生じる
磁束の波形を合成して、合成磁束の波形のリップル幅を
小さくすることができ、鉄損を低減することができ、こ
れによりACサーボモータを効率よく駆動することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るACサーボモータ装置の構成を示
すブロック図である。
【図2】各部の出力波形と合成磁束を示す波形図であ
る。
【図3】従来のACサーボモータのPWM制御回路を示
す回路図である。
【図4】従来のACサーボモータのPWM制御回路にお
ける各相正負位相指令及び各相モータ電流の位相を示す
特性図である。
【符号の説明】
32 ACサーボモータ 36、40 コイル 38、42 インバータ 44 電流制御回路 46 三角波発生回路 48、52 PWM変換回路 50 反転器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 U、V、W各相に対して巻回された複数
    系統の三相コイルを有するモータと、 三角波信号を発生する三角波発生回路と、 三角波発生回路の出力を所定位相だけずらすずらし手段
    と、 複数系統の三相コイルのU、V、W各相に対する電圧指
    令を入力し、更に三角波発生回路の出力またはずらし手
    段の出力のいずれかを入力してPWM変換する複数のP
    WM変換回路と、 PWM変換回路の出力に基づき複数系統の三相コイルそ
    れぞれの電力供給を制御する複数のインバータと、 を備えたことを特徴とするACサーボモータ装置。
JP43A 1992-12-25 1992-12-25 Pwm制御モータ装置 Pending JPH06197593A (ja)

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