(57)【要約】      （修正有）【課題】三相モータの各相に供給する電流のオフセット電流を抑える。【解決手段】オフセット電流検知モードの際、各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、三相モータ３０の各相３１ｕ，３１ｖ，３１ｗを順次、電流指令値０に応じて電流で単独駆動させる。この際、三相モータ３０の中性点Ｎの電流値は、中性点電流検知器２７で検知され、各相のオフセット電流値として、オフセット電流記憶部２１に記憶される。通常運転モードの際には、このオフセット電流記憶部２１に記憶された各相のオフセット電流値が、各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの補正器１９に送られ、この補正器１９で、電流指令値が補正される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータに対する各相毎の電流指令値に応じた電流を各相に供給する三相モータの駆動装置において、
前記三相モータの中性点での電流値を検知する電流検知器と、
各相毎に、三相のうちの一相に対する電流指令値がゼロで該一相を単独駆動させたときに、前記電流検知器で検知された各相毎のオフセット電流値、又は、三相のうちの二相の全組合せ毎に、組を成す二相に対する電流指令値がゼロで該二相のみを駆動させたときに、前記電流検知器で検知された電流値から得られる各相毎のオフセット電流値を記憶するオフセット電流記憶手段と、
前記オフセット電流記憶手段に記憶された前記各相毎のオフセット電流値を用いて、各相のオフセット電流が相殺されるよう、前記各相毎の電流指令値を補正する補正器と、
を有していることを特徴とする三相モータの駆動装置。
【請求項２】
三相モータに対する各相毎の電流指令値及び駆動指令を出力する制御装置と、該制御装置からの各相毎の電流指令値及び駆動指令に応じて、各相毎に電流を供給する駆動装置と、を備えている三相モータの駆動制御装置において、
前記制御装置は、
各相毎の前記電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、
各相毎の前記駆動指令を生成する駆動指令生成手段と、
各相毎に、前記電流指令値生成手段に対して、三相のうちの一相に対するゼロ電流指令値を生成させ、前記駆動指令生成手段に対して、該電流指令値生成手段から該一相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該一相を単独駆動させる駆動指令を出力させると共に、前記駆動装置に対して、該電流指令値生成手段から該一相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該一相のオフセット電流検知モードである旨を出力するオフセット電流検知制御手段と、
を有し、
前記駆動装置は、
前記三相モータの中性点での電流値を検知する電流検知器と、
前記オフセット電流検知制御手段から、各相毎のオフセット電流検知モードである旨を受ける毎に、前記電流検知器で検知された各相毎のオフセット電流値を記憶するオフセット電流記憶手段と、
前記オフセット電流記憶手段に記憶された前記各相毎のオフセット電流値を用いて、各相のオフセット電流が相殺されるよう、前記各相毎の電流指令値を補正する補正器と、
を有している、
ことを特徴とする三相モータの駆動制御装置。
【請求項３】
三相モータに対する各相毎の電流指令値及び駆動指令を出力する制御装置と、該制御装置からの各相毎の電流指令値及び駆動指令に応じて、各相毎に電流を供給する駆動装置と、を備えている三相モータの駆動制御装置において、
前記制御装置は、
各相毎の前記電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、
各相毎の前記駆動指令を生成する駆動指令生成手段と、
三相のうちの二相の全組合せ毎に、前記電流指令値生成手段に対して、組を成す二相に対するゼロ電流指令値を生成させ、前記駆動指令生成手段に対して、該電流指令値生成手段から該二相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該二相のみを駆動させる駆動指令を出力させると共に、前記駆動装置に対して、該電流指令値生成手段から該二相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該二相のオフセット電流検知モードである旨を出力するオフセット電流検知制御手段と、
を有し、
前記駆動装置は、
前記三相モータの中性点での電流値を検知する電流検知器と、
前記オフセット電流検知制御手段から、各組毎のオフセット電流検知モードである旨を受ける毎に、前記電流検知器で検知された電流値を一時的に記憶し、各組毎の電流値から各相毎のオフセット電流値を得て、該各相毎のオフセット電流値を記憶するオフセット電流記憶手段と、
前記オフセット電流記憶手段に記憶された前記各相毎のオフセット電流値を用いて、各相のオフセット電流が相殺されるよう、前記各相毎の電流指令値を補正する補正器と、
を有している、
ことを特徴とする三相モータの駆動制御装置。
【請求項４】
請求項２及び３のいずれか一項に記載の三相モータの駆動制御装置において、
前記制御装置の前記オフセット電流検知制御手段は、予め定められた条件を満たす毎に、前記オフセット電流検知モードである旨を前記駆動装置に出力する、
ことを特徴とする三相モータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相モータに対する各相毎の電流指令値に応じた電流を各相に供給する駆動装置、及びこれを備えている駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相リニア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相に供給する電流値をそれぞれ検出し、各相の電流検出値に基づいて、各相に供給する電流の指令値を制御している。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フィードバック制御して、電流の指令値に対する誤差分を少なくしている。
【０００４】
【特許文献１】特開2003−235292号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電流の指令値に対する誤差としては、ゲイン誤差やオフセット電流がある。従来技術のように、電流値をフィードバック制御する場合、電流値がゲイン誤差に対して安定して一定比率であるため、このゲイン誤差には対処できる。しかしながら、この場合、オフセット電流に起因する誤差は最大電流とのダイナミックレンジに影響を受けるため、このオフセット電流に起因する誤差を小さな値に抑えることが難しく、このオフセット電流に対しては十分に対処できないという問題点がある。特に、３相リニアモータの可動子を等速運動させる場合、各相へ供給する電流値は０に近い値であることから、オフセット電流があると、各相へ指令値に正確に対応した電流を供給できず、推力リプル成分の要因となる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、オフセット電流による影響を抑えることができる三相モータの駆動装置及びこれを備えている駆動制御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三相モータの駆動装置は、
三相モータの中性点での電流値を検知する電流検知器と、
各相毎に、三相のうちの一相に対する電流指令値がゼロで該一相を単独駆動させたときに、前記電流検知器で検知された各相毎のオフセット電流値、又は、三相のうちの二相の全組合せ毎に、組を成す二相に対する電流指令値がゼロで該二相のみを駆動させたときに、前記電流検知器で検知された電流値から得られる各相毎のオフセット電流値を記憶するオフセット電流記憶手段と、
前記オフセット電流記憶手段に記憶された前記各相毎のオフセット電流値を用いて、各相のオフセット電流が相殺されるよう、前記各相毎の電流指令値を補正する補正器と、
を有していることを特徴とする。
【０００８】
また、前記問題点を解決するための三相モータの駆動制御装置は、
前記駆動装置と、該駆動装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
各相毎の前記電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、
各相毎の前記駆動指令を生成する駆動指令生成手段と、
各相毎に、前記電流指令値生成手段に対して、三相のうちの一相に対するゼロ電流指令値を生成させ、前記駆動指令生成手段に対して、該電流指令値生成手段から該一相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該一相を単独駆動させる駆動指令を出力させると共に、前記駆動装置に対して、該電流指令値生成手段から該一相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該一相のオフセット電流検知モードである旨を出力するオフセット電流検知制御手段、又は、三相のうちの二相の全組合せ毎に、前記電流指令値生成手段に対して、組を成す二相に対するゼロ電流指令値を生成させ、前記駆動指令生成手段に対して、該電流指令値生成手段から該二相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該二相のみを駆動させる駆動指令を出力させると共に、前記駆動装置に対して、該電流指令値生成手段から該二相に対してゼロ電流指令値が出力されているときに、該二相のオフセット電流検知モードである旨を出力するオフセット電流検知制御手段と、
を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各相毎のオフセット電流値が測定され、この測定された各相毎のオフセット電流値に基づいて、各相毎の電流指令値が補正されるので、オフセット電流による影響を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る三相モータの駆動制御装置の実施形態について、図１を用いて説明する。
【００１１】
本実施形態の駆動制御装置が駆動制御する三相モータは、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、相互に結線されて中性点を成している。この中性点は、電源回路５０のアースに接続されている。
【００１２】
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、この三相リニアモータ３０の各相に供給する電流の値を示す電流指令及び各相のON/OFFを示す駆動指令を出力する制御装置４０と、電源回路５０からの電流を各相毎の電流指令及び駆動指令に応じた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。
【００１３】
制御装置４０は、機能的には、三相リニアモータ３０の各相に供給する電流の値を示す電流指令を生成する電流指令生成部４１と、各相のON/OFFを示す駆動指令を生成する駆動指令生成部４２と、三相リニアモータ３０のいずれかの相のオフセット電流を検知する旨を示すオフセット電流検知モード信号を出力するオフセット電流検知制御部４３と、を有している。
【００１４】
この制御装置４０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１０の前述の各機能部４１，４２，４３は、いずれも、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。
【００１５】
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、三相リニアモータ３０の中性点Ｎの電流を検知する中性点電流検知器２７と、この中性点電流検知器２７からの出力を増幅する電流値増幅器２８と、電流値増幅器２８からのアナログ出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２９と、中性点電流検知器２７で検知された電流値を記憶するオフセット電流記憶部２１と、を有している。
【００１６】
各相の駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、いずれも、制御装置４０からの電流指令が示す電流指令値をオフセット電流記憶部２１からのオフセット電流値で補正する補正器１９と、補正器１９で補正されたディジタル信号の電流指令をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１２と、この電流指令が示す電流指令値と実際に検知された電流値との誤差を算出する誤差算出器１３と、誤差算出器１３からの出力に応じて電源回路５０からの電流の電流値を調整して、調整された電流を三相リニアモータ３０の対応相コイルに供給する駆動回路１４と、この駆動回路１４から対応相コイルへ供給される電流の電流値を検知する相電流検知器１７と、この相電流検知器１７からの出力を増幅して誤差算出器１３に出力する増幅器１８と、を有している。
【００１７】
駆動回路１４は、入力信号のレベルに応じて、パルス幅のデュ−ティ・サイクルを変えるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路１５と、電源回路５０からの電流をＰＷＭ制御回路１５からの出力に応じた電流値の電流に変えて、制御装置４０からのＯＮ駆動指令が入力しているときに出力する出力段回路１６と、を有している。なお、本実施形態では、電流値制御のために、効率が高く低発熱のＰＷＭ制御回路１５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。
【００１８】
オフセット電流記憶部２１は、マイクロコンピュータであり、各種演算処理を実行するＣＰＵ２２と、ＣＰＵ２２が実行するプログラムや各種データ等が格納されているＲＯＭ２３と、ＣＰＵ２２のワークエリアになると共に、各相のオフセット電流値を記憶するＲＡＭ２４と、外部とのインタフェース２５，２６と、を有している。
【００１９】
ここで、仮に、各相の駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに対して、制御装置４０の電流指令生成部４１から、指令値０の電流指令値が出力され、制御装置４０の駆動指令生成部４２からＯＮ駆動指令が出力され、各相コイル３１ｕ,３１ｖ,３１ｗのそれぞれに、オフセット電流ＩU0，ＩV0，ＩW0が流れたとする。
【００２０】
この場合、中性点Ｎには、以下の式で示される電流Ｉn0が流れる。なお、ここでの電流の±は、電流が各相コイル３１ｕ,３１ｖ,３１ｗに向う方向を（＋）としている。
【００２１】
Ｉn0＝−（ＩU0＋ＩV0＋ＩW0）
このように、各相コイル３１ｕ,３１ｖ,３１ｗのそれぞれに、オフセット電流ＩU0，ＩV0，ＩW0が流れると、各オフセット電流ＩU0，ＩV0，ＩW0相互の差異に応じた分だけ、モータの磁極ピッチ成分の推力リプルが発生する。
【００２２】
ところで、以上のように、三相の全てを駆動させたときの中性点Ｎに流れる電流Ｉn0からは、各相毎のオフセット電流ＩU0，ＩV0，ＩW0を把握できない。
【００２３】
そこで、本実施形態では、以下で説明するように、制御装置４０からの指示で、三相の全てに関して、各相を単独駆動させて、そのときの中性点Ｎでの電流値を中性点電流検知器２７で測定することで、各相毎のオフセット電流ＩU0，ＩV0，ＩW0を把握するようにしている。
【００２４】
制御装置４０のオフセット電流検知制御部４３は、外部からオフセット電流の検知指示を受けると、又は予め定められた期間が経過すると、電流指令生成部４１、駆動指令生成部４２及びオフセット電流記憶部２１に対して、Ｕ相に関するオフセット電流検知モード信号、Ｖ相に関するオフセット電流検知モード信号、Ｗ相に関するオフセット電流検知モード信号を順次出力する。
【００２５】
電流指令生成部４１は、Ｕ相に関するオフセット電流検知モード信号を受信すると、Ｕ相駆動部１１ｕに対して、指令値０の電流指令を出力する。また、駆動指令生成部４２は、Ｕ相に関するオフセット電流検知モード信号を受信すると、Ｕ相駆動部１１ｕに対して、ＯＮ駆動指令を出力し、他のＶ相及びＷ相駆動部１１ｖ，１１ｗに対して、ＯＦＦ駆動信号を出力する。
【００２６】
すなわち、制御装置４０のオフセット電流検知制御部４３は、Ｕ相に関するオフセット電流検知モード信号を出力した場合、駆動装置１０の各駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗのうちのＵ相駆動部１１ｕのみを単独駆動させ、このＵ相駆動部１１ｕから電流指令値０に対応する電流を三相リニアモータ３０のＵ相３１ｕに供給させる。
【００２７】
このＵ相に関するオフセット電流検知モードときに、中性点Ｎに流れる電流は、Ｕ相のオフセット電流ＩU0である。この中性点Ｎに流れる電流、つまりＵ相のオフセット電流ＩU0は-ＩU0として、中性点電流検知器２７で検知され、増幅器２８及びＡ／Ｄコンバータ２９を介して、オフセット電流記憶部２１に送られる。
【００２８】
オフセット電流記憶部２１のＣＰＵ２２は、この際、制御装置４０のオフセット電流検知制御部４３からＵ相に関するオフセット電流検知モード信号を受信しているので、中性点電流検知器２７から送られてきた電流値-ＩU0がＵ相のオフセット電流値であると認識し、この電流値-ＩU0をＵ相と関連付けて、ＲＡＭ２４に格納する。
【００２９】
制御装置４０のオフセット電流検知制御部４３が、Ｖ相に関するオフセット電流検知モード信号及びＷ相に関するオフセット電流検知モード信号を出力したときも、以上と同様に、電流指令生成部４１、駆動指令生成部４２、各相駆動部１１ｖ，１１ｗが動作して、オフセット電流記憶部２１のＲＡＭ２４には、Ｖ相及びＷ相のオフセット電流値-ＩV0，-ＩW0が格納される。
【００３０】
三相リニアモータ３０を通常運転させる場合、オフセット電流検知制御部４３は、電流指令生成部４１、駆動指令生成部４２、オフセット電流記憶部２１に対して、通常運転モード信号を出力する。
【００３１】
この際、電流指令生成部４１は、各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに対して、所定の指令値を示す電流指令を出力し、駆動指令生成部４２は、各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗに対して、ＯＮ駆動指令を出力し、オフセット電流記憶部２１は、各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ毎に、対応するオフセット電流値-ＩU0，-ＩV0，-ＩW0を出力する。
【００３２】
各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗでは、制御装置４０からの電流指令及びオフセット電流値-Ｉ0を補正器１９が受け取り、電流指令値が示す指令値にオフセット電流値-Ｉ0を加算し、この加算後の値を新たな電流指令値として、Ｄ／Ａコンバータ１２に出力する。
【００３３】
以下は、前述した場合と同様に、この新たな電流指令値に対応した電流が駆動回路１４から三相リニアモータ３０の対応相コイルに供給される。
【００３４】
この結果、本実施形態では、通常運転モードの際、各相毎のオフセット電流が、オフセット電流記憶部２１から出力されたオフセット電流値-ＩU0，-ＩV0，-ＩW0により相殺され、推力リプルを抑えることができる。
【００３５】
特に、３相リニアモータ３０の可動子を等速運動させるために、各相へ供給する電流値を０に近い値にしたときでも、本実施形態では、各相のオフセット電流を排除できるため、各相へ指令値に正確に対応した電流を供給でき、推力リプルによる可動子の速度変動を抑えることができる、つまり可動子の正確な等速運動を実現することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、制御装置４０のオフセット電流検知制御部４３は、外部からオフセット電流の検知指示を受けると、又は予め定められた期間が経過すると、オフセット電流検知モード信号を出力するので、このオフセット電流検知モード信号が出力される毎に、オフセット電流記憶部２１には、新たなオフセット電流値が記憶される。このため、本実施形態では、各相駆動部１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ等の経時変化や、モータの設置環境の変化に伴うオフセット電流の変化にも対応することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、各相のオフセット電流を把握する際、三相のうちの一相ずつを単独駆動し、そのときの中性点Ｎでの電流値を測定することで、各相のオフセット電流を把握しているが、三相のうちの二相の全組合せ毎に、組を成す二相を駆動し、そのときの中性点Ｎでの電流値から、各相のオフセット電流を把握することも可能である。
【００３８】
この場合、制御装置４０のオフセット電流検知制御部４３は、電流指令生成部４１、駆動指令生成部４２及びオフセット電流記憶部２１に対して、Ｕ，Ｖ相に関するオフセット電流検知モード信号、Ｖ，Ｗ相に関するオフセット電流検知モード信号、Ｗ，Ｕ相に関するオフセット電流検知モード信号を順次出力する。
【００３９】
電流指令生成部４１は、Ｕ，Ｖ相に関するオフセット電流検知モード信号を受信すると、Ｕ相駆動部１１ｕ及びＶ相駆動部１１ｖに対して、指令値０の電流指令を出力する。また、駆動指令生成部４２は、Ｕ，Ｖ相に関するオフセット電流検知モード信号を受信すると、Ｕ相駆動部１１ｕ及び相駆動部１１ｖに対して、ＯＮ駆動指令を出力し、残りのＷ相駆動部１１ｗに対して、ＯＦＦ駆動信号を出力する。
【００４０】
このＵ，Ｖ相に関するオフセット電流検知モードときに、中性点Ｎに流れる電流は、Ｕ相のオフセット電流ＩU0とＶ相のオフセット電流ＩV0とを合わせた電流である。この電流値は、中性点電流検知器２７で検知され、オフセット電流記憶部２１のＲＡＭ２４に一時的に記憶される。
【００４１】
同様に、Ｖ，Ｗ相に関するオフセット電流検知モードときには、Ｖ相のオフセット電流ＩV0とＷ相のオフセット電流ＩＷ0とを合わせた電流の電流値が、オフセット電流記憶部２１のＲＡＭ２４に一時的に記憶され、Ｗ，Ｕ相に関するオフセット電流検知モードときには、Ｗ相のオフセット電流ＩＷ0とＵ相のオフセット電流ＩU0とを合わせた電流の電流値が、オフセット電流記憶部２１のＲＡＭ２４に一時的に記憶される。
【００４２】
オフセット電流記憶部２１のＣＰＵ２２は、以上のように一時的にＲＡＭ２４に記憶された三つの電流値を用いて、三元連立方程式をつくり、この三元連立方程式を解いて、各相のオフセット電流を把握し、これを改めてＲＡＭ２４に記憶する。
【００４３】
以上のように、三相のうち、一相のみを単独駆動させなくても、各相のオフセット電流を把握することができる。但し、オフセット電流記憶部２１の演算負荷等を考慮すると、一相のみを単独駆動させて、各相のオフセット電流を把握する方が好ましい。
【００４４】
また、三相全体のオフセット電流が分かる場合には、三相のうちのいずれか二相をそれぞれ単独駆動させて、二相それぞれのオフセット電流を把握し、その上で、残りの一相を求めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【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】
【００４６】
１０：駆動装置、１１ｕ：Ｕ相駆動部、１１ｖ：Ｖ相駆動部、１１Ｗ：Ｗ相駆動部、１３：誤差算出器、１４：駆動回路、１７：相電流検知器、２１：オフセット電流記憶部２１、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：制御装置、４１：電流指令生成部、４２：駆動指令生成部、４３：オフセット電流検知制御部、５０：電源回路
【図１】
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