(57)【要約】      （修正有）【課題】交流モータで発生する逆起電力による影響を抑える。【解決手段】制御装置２０からの電流指令値と電流検知器１７で検知された電流値との偏差に応じた電流指令値を出力する第一のフィードバック制御回路１３と、電流検知器１７で検知された電流値に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路１４と、第一のフィードバック制御回路１３からの電流指令値に、第二のフィードバック制御回路１４からの電流補正指令値を加算し、加算により得られた電流値を示す電流指令を出力する加算回路１５と、加算回路１５からの電流指令が示す電流値に応じた駆動電流を交流モータに供給するモータドライバ回路１６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流指令に応じた駆動電流を交流モータに供給する交流モータの駆動装置において、
前記交流モータに供給される駆動電流の電流値を検知する電流検知器と、
前記電流指令が示す電流値と前記電流検知器で検知された電流値との偏差に応じた電流値を示す新たな電流指令を出力する第一のフィードバック制御回路と、
前記電流検知器で検知された電流値に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路と、
前記第一のフィードバック制御回路から出力された前記電流指令が示す電流値に、前記第二のフィードバック制御回路から出力された電流補正指令が示す電流値を加算し、加算により得られた電流値を示す電流指令を出力する加算手段と、
前記加算手段から出力された前記電流指令が示す電流値に応じた駆動電流を前記交流モータに供給するモータ駆動回路と、
を備えていることを特徴とする交流モータの駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の交流モータの駆動装置において、
前記第二のフィードバック回路が出力する前記電流補正指令は、前記電流検知器で検知された電流値の極性を反転させた電流値に応じた電流値を示す、
ことを特徴とする交流モータの駆動装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか一項に記載の交流モータの駆動装置において、
前記第一のフィードバック回路は、コンデンサを含み、
前記第二のフィードバック回路は、コンデンサを含まない、
ことを特徴とする交流モータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流指令に応じた駆動電流を交流モータに供給する交流モータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流モータの駆動装置としては、例えば、以下の特許文献１に開示されているものがある。
【０００３】
この特許文献１に開示されている駆動装置では、３相リニアモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に供給する駆動電流の電流値をそれぞれ検知し、各相の検知電流値と各相に供給する電力の指令電流値との偏差に基づいて、指令電流値を変更している。すなわち、この駆動装置は、３相リニアモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に供給する電流値を、比例積分回路を用いてフィードバック制御して、電流指令値に対する実際の電流値の誤差分を少なくしている。
【０００４】
【特許文献１】特開2005−304121号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基本的に、モータの各相に流れる駆動電流は、モータの固定子に対する可動子の相対移動により発生する逆起電力による電流と、モータドライバ回路から供給される駆動電流との合成電流である。したがって、モータの各相に流れる電流値は、この逆起電力よる電流により、電流指令値に対して誤差がある。上記特許文献１に記載の技術では、この誤差を抑えるために、フィードバック制御系を構成する比例積分回路を変更しようとすると、フィードバック制御系が周波数応答にピークを持つようになり、フィードバック制御系の動作が不安定になり、結果として、モータ可動子を正確に制御することが難しいという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、モータ可動子をより正確に制御することができる交流モータの駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記問題点を解決するための発明に係る交流モータの駆動装置は、
交流モータに供給される駆動電流の電流値を検知する電流検知器と、電流指令が示す電流値と前記電流検知器で検知された電流値との偏差に応じた電流値を示す新たな電流指令を出力する第一のフィードバック制御回路と、前記電流検知器で検知された電流値に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路と、前記第一のフィードバック制御回路から出力された前記電流指令が示す電流値に、前記第二のフィードバック制御回路から出力された電流補正指令が示す電流値を加算し、加算により得られた電流値を示す電流指令を出力する加算手段と、前記加算手段から出力された前記電流指令が示す電流値に応じた駆動電流を前記交流モータに供給するモータ駆動回路と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、モータ可動子を正確に制御することができる交流モータの駆動装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る交流モータの駆動制御装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１０】
本実施形態の駆動制御装置が駆動制御する交流モータは、図１に示すように、三相リニアモータ３０である。この三相リニアモータ３０は、可動子又は固定子を成す負荷コイルと、固定子又は可動子を成す永久磁石（図示されていない）と、を有している。負荷コイルとしては、Ｕ相コイル３１ｕと、Ｖ相コイル３１ｖと、Ｗ相コイル３１ｗとがある。各相コイル３１ｕ,３１ｖ,３１ｗの駆動側と反対側の端子は、相互に結線されて、電源回路４０のアースに接続されている。
【００１１】
以上の三相リニアモータ３０を駆動制御する駆動制御装置は、三相リニアモータ３０の各相に供給する駆動電流の電流値を示す電流指令を出力する制御装置２０と、電源回路４０からの電力を各相毎の電流指令に応じた駆動電流に調整して三相リニアモータ３０の各相に供給する駆動装置１０と、を備えている。
【００１２】
制御装置２０は、機能的には、前述の電流指令を生成する電流指令生成部２１を有している。この制御装置２０は、ハードウェア的には、コンピュータであり、各種演算処理を実行するＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムやデータ等が予め格納されているＲＯＭと、ＣＰＵのワークエリア等になるＲＡＭと、キーボード等の入力装置と、駆動装置１０との間で信号の受送信を行うインタフェースと、を備えている。この制御装置２０の前述の機能部２１は、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納されているプログラムを実行することで機能する。
【００１３】
駆動装置１０は、三相リニアモータ３０のＵ相コイル３１ｕに電流を供給するＵ相駆動部１１ｕと、Ｖ相コイル３１ｖに電流を供給するＶ相駆動部１１ｖと、Ｗ相コイル３１ｗに電流を供給するＷ相駆動部１１ｗと、制御装置２０からの各種指令を示すディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ/Ａコンバータ１２と、を有している。
【００１４】
各相の駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、いずれも、三相交流モータ３０の対応相に供給される駆動電流の電流値を検知する電流検知器１７と、この電流検知器１７からの出力を増幅するアンプ１８と、Ｄ/Ａコンバータ１２でアナログ信号に変換された制御装置２０からの電流指令値と前記アンプ１８からの出力との偏差に応じた電流値を示す新たな電流指令を出力する第一のフィードバック制御回路１３と、前記アンプ１８からの出力に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路１４と、第一のフィードバック制御回路１３からの電流指令が示す電流値と第二のフィードバック制御回路１４からの電流補正指令が示す電流値とを加算して、新たな電流指令を出力する電流補正指令加算部１５と、この電流補正指令加算部１５から出力された電流指令値に応じた駆動電流を三相リニアモータ３０の対応相に供給するモータドライバ回路１６と、を有している。
【００１５】
第一のフィードバック制御回路１３は、アンプＵ1と、Ｄ/Ａコンバータ１２からの電流指令が入力すると共に、アンプＵ1の入力端に直列接続されている抵抗Ｒ1と、アンプＵ1に並列接続されている抵抗Ｒ2と、この抵抗Ｒ2に直列接続されているコンデンサＣ1と、アンプＵ1に並列接続されているコンデンサＣ2と、電流検知器１７で検知された電流値が入力すると共に、抵抗Ｒ1とアンプＵ1の入力端との間に接続されている抵抗Ｒ3と、を有している。なお、この第一のフィードバック制御回路１３は、比例積分回路であり、Ｄ/Ａコンバータ１２からの電流指令が示す電流値と電流値増幅用アンプ１８からの出力との偏差の時間積分に比例させて、新たな電流指令値を出力する。
【００１６】
第二のフィードバック制御回路１４は、アンプＵ2と、電流検知器１７で検知された電流値が入力すると共に、アンプＵ2の入力端に直列接続されている抵抗Ｒ4と、アンプＵ2に並列接続されている抵抗Ｒ5と、を有している。この第二のフィードバック回路１４は、電流検知器１７で検知された電流値の極性を反転させた電流値に応じた電流補正指令を出力する。
【００１７】
電流補正指令加算部１５は、アンプＵ3と、第一のフィードバック制御回路１３から電流指令が入力すると共に、アンプＵ3の入力端に直列接続されている抵抗Ｒ6と、アンプＵ3に並列接続されている抵抗Ｒ7と、第二のフィードバック制御回路１４からの電流補正指令が入力すると共に、抵抗Ｒ6とアンプＵ3の入力端との間に接続されている抵抗Ｒ8と、を有している。
【００１８】
モータドライバ回路１６は、電流補正指令加算部１５から電流指令が入力するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路（図示されていない）と、電源回路４０からの電力をＰＷＭ制御回路からの出力に応じた電流値の駆動電流に変えて、対応相にこの駆動電流を供給する出力段回路（図示されていない）と、を有している。なお、ここでは、電流値制御のために、効率が高く低発熱のＰＷＭ制御回路を用いているが、この替わりに、リニア制御回路等、他の制御回路を用いてもよい。
【００１９】
次に、本実施形態の駆動制御装置の作用について説明する。
【００２０】
仮に、駆動装置１０の第二のフィードバック制御回路１４及び電流補正指令加算部１５が無く、制御装置２０からモータ可動子を所定の速度にするための電流指令が出力されたとする。この場合、第一のフィードバック制御回路１３は、制御装置２０からの電流指令が示す電流値と電流値増幅アンプ１８からの出力との偏差に応じた電流値を示す電流指令をモータドライバ回路１６へ出力する。モータドライバ回路１６は、この電流指令に応じた交流電力を三相リニアモータ３０の対応相へ出力する。一方、三相リニアモータ３０の対応相では、モータ可動子の移動による逆起電力が発生し、この逆起電力による電流が駆動装置１０側へ流れる。このため、モータドライバ回路１６と三相リニアモータ３０の対応相との間には、電流指令に応じた駆動電流と逆起電力による電流との合成電流が流れることになる。この結果、対応相には、制御装置２０からの電流指令値と異なる電流値の電流が流れ、しかも、この電流の位相も目的の位相と異なることになる。
【００２１】
このため、第一のフィードバック制御部１３では、制御装置２０からの電流指令値と対応相に流れる電流値との偏差に基づき、新たな電流指令を出力する。モータドライバ回路１６は、この新たな電流指令に応じた交流電力を三相リニアモータ３０の対応相へ出力する。このように、第一のフィードック制御回路１３で、三相リニアモータ３０の動作を制御しようとしても、逆起電力の影響で制御上の残差が残り、三相リニアモータ３０の可動子を正確に制御することができない。
【００２２】
そこで、この逆起電力に対する応答を改善する方法として、第一のフィードバック制御回路１３の抵抗Ｒ1，抵抗Ｒ2の抵抗値、コンデンサＣ1，Ｃ2の容量値を変えて、比例積分回路の時定数を短くする方法が考えられる。しかしながら、第一のフィードバック制御回路１３の抵抗Ｒ1,Ｒ2の抵抗値や、コンデンサＣ1，Ｃ2の容量値を適宜変更すると、周波数特性は、入力の指令電流値に対して平坦な特性とならず、意図しない箇所にピークを持つようになるなどして、フィードバック制御系の動作が不安定になってしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態では、第一のフィードバック制御回路１３の他に、第二のフィードバック制御回路１４及び電流補正指令加算部１５を設けて、モータの逆起電力に対処している。
【００２４】
本実施形態では、第一のフィードバック制御回路１３が、制御装置２０からの電流指令が示す電流値と電流値増幅アンプ１８からの出力との偏差に応じた電流値を示す電流指令を出力する。また、第二のフィードバック制御回路１４が、電流値増幅アンプ１８からの出力に応じた電流値を示す電流補正指令を出力する。電流補正指令加算部１５は、第一のフィードバック制御回路１３からの電流指令が示す電流値と、第二のフィードバック制御回路１４からの電流補正指令が示す電流値とを加算し、この加算電流値を示す電流指令を出力する。モータドライバ回路１６は、この電流補正指令加算部１５からの電流指令に応じた交流電力を三相リニアモータ３０の対応相へ出力する。
【００２５】
ところで、三相リニアモータ３０の逆起電力は、このモータ可動子の速度が速くなると、基本的に大きくなる。このため、電流検知器１７で検知された電流値に応じた電流値の電流補正指令を出力する第二のフィードバック制御回路１４は、モータ３０の逆起電力を考慮した出力をモータドライバ回路１６に与えることができる。すなわち、第二のフィードバック制御回路１４は、第一のフィードバック制御回路１３の特性を補償するかたちで、電流指令に対する応答特性を確保している。したがって、前述したように、第一のフィードバック制御回路１３のみで、モータ３０の逆起電力よって対処しようとして、この制御回路１３の抵抗Ｒ1，抵抗Ｒ2の抵抗値、コンデンサＣ1，Ｃ2の容量値を変える必要がない。この結果、本実施形態では、モータ３０の逆起電力の影響を最小限に抑えることができると共に、フィードバック制御系の動作を安定に維持することができ、モータ可動子を正確に制御できる。
【００２６】
また、第一のフィードバック制御回路１３は、コンデンサＣ１，Ｃ２を含む回路であるため、時定数が大きいが、第二のフィードバック制御回路１４は、コンデンサを含まない回路であるため、時定数が小さい。このため、本実施形態のように、第二のフィードバック制御回路１４を追加することにより、実電流の急激な変動に対しての応答性を高めることができる。
【００２７】
なお、以上のように、リニアモータで発生する逆起電力による誤差を第二のフィードバック制御回路１４で対処することは、各相のコイルを固定子とし、しかも各相毎に複数のコイルを設けて、各相毎の複数のコイルの一部を切替制御で順次励磁する場合に有効である。
【００２８】
具体的には、コイルＵ１、コイルＶ１、コイルＷ１、コイルＵ2、コイルＶ2、コイルＷ2、コイルＵ3、コイルＶ3、コイルＷ3、…を、この順序で直線的に並べて、これらのコイルを固定子とし、Ｕ相駆動部には、複数のコイルＵ１,Ｕ2, Ｕ3,…のいずれかに交流電力を供給するための切替回路を設け、同様に、Ｖ相駆動部及びＷ相駆動部にも切替回路を設けている場合に、本実施形態の態様が有効である。
【００２９】
これは、例えば、Ｕ相駆動部において、永久磁石を有する可動子の移動に伴い、コイルＵ１への交流電力の供給から、コイルＵ2への交流電力の供給に切替える際、各コイルで生じる逆起電力等に起因した電流の不均一性に、本実施形態の態様で有効に対処できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る一実施形態としての三相リニアモータ、及びその駆動制御装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０：駆動装置、１１ｕ：Ｕ相駆動部、１１ｖ：Ｖ相駆動部、１１Ｗ：Ｗ相駆動部、１２：Ｄ/Ａコンバータ、１３：第一のフィードバック制御回路、１４：第二のフィードバック制御回路、１５：電流補正指令加算回路、１６：モータドライバ回路、１７：電流検知器、２０：制御装置、２１：電流指令生成部、３０：三相リニアモータ、３１ｕ：Ｕ相コイル、３１ｖ：Ｖ相コイル、３１Ｗ：Ｗ相コイル、４０：電源回路
【図１】
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