(57)【要約】【課題】電流リプル成分が小さく、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出値が得られ、振動の発生を抑制できるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有するモータ駆動装置において、電流検出区間はキャリア信号の山または谷を中心として、キャリア信号の山または谷から電流検出トリガ信号までの期間の２倍とし、電流検出トリガ信号は、モータの各相のスイッチングに応じて出力タイミングを変化させる。【選択図】図１
2015008563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有するモータ駆動装置において、
キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、
前記キャリア信号とＰＷＭ信号から電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、
電流検出トリガ信号とＰＷＭ信号から導出される電流検出区間の平均電流値を検出して電流検出値を出力する電流検出器と、
前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号を発生する電流制御タイミング発生器と、
前記電流検出値を電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、
前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、
前記電流検出区間はキャリア信号の山または谷を中心として、キャリア信号の山または谷から前記電流検出トリガ信号までの期間の２倍とし、
前記電流検出トリガ信号は、モータの各相のスイッチングに応じて出力タイミングを変化させることを特徴としたモータ駆動装置。
【請求項２】
電流検出トリガ信号は、キャリア信号の山または谷の前後におけるモータの各相のスイッチングタイミングの中で、キャリア信号の山または谷から一番近いスイッチングタイミングとキャリア信号の山または谷までの期間の分だけ、キャリア信号の山または谷から遅れて出力することを特徴とした請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
スイッチングタイミングは、スイッチングから予め規定されたスイッチングノイズ残存時間までの期間とすることを特徴とした請求項１に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流フィードバック制御機能を有するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電流制御では、モータの３相電流を検出し、それを電流指令値に追従させるように３相の電圧指令を作成し、複数個の半導体スイッチからなるインバータに出力し、インバータでは供給される直流電圧を複数個の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせにより、所望の３相交流電圧をモータに印加している。
【０００３】
複数個の半導体スイッチにより直流電圧から３相交流電圧を生み出す方式であるＰＷＭ制御は、キャリア信号と電圧指令値により半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、モータの線間にパルス状の電圧を印加するものである。そのパルス幅を半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦで制御することで、モータに印加する実効電圧値を正弦波状にすることができる。
【０００４】
このＰＷＭ方式を用いた電流制御では、半導体スイッチのスイッチングノイズが電流に重畳すること、また、モータの線間にパルス状の電圧を印加するため、モータの電気的時定数に対してキャリア周波数が十分に高くないと電流リプルが発生することにより、正確な電流検出値が得られず、電流制御に悪影響を与えることが課題である。
そこで、一定区間の平均電流値を検出するΣΔ方式の電流検出器などを用い、前記区間とキャリア信号の半周期である山谷の時間とを一致させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この方法は、電流リプル周期であるキャリア信号の半周期の区間の平均電流値を検出することで、電流検出値における電流リプル成分を小さくすることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】1372052738262_0.fnAnchor('anNo11999264102')号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した技術では、スイッチングノイズが電流に重畳した際の影響を完全に除去できず、正確な電流検出値が得られないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電流リプル成分が小さく、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出値が得られ、振動の発生を抑制できるモータ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】
【０００９】
モータ電流を検出する電流検出器を用い、ＰＷＭ制御による電流フィードバック制御を有するモータ駆動装置において、キャリア信号を出力するキャリア信号発生器と、前記キャリア信号とＰＷＭ信号から電流検出トリガ信号を出力する電流検出タイミング発生器と、電流検出トリガ信号とＰＷＭ信号から導出される電流検出区間の平均電流値を検出して電流検出値を出力する電流検出器と、前記キャリア信号を基準にして電流制御トリガ信号
を発生する電流制御タイミング発生器と、前記電流検出値を電流指令値に追従させるように電流制御を行い、電圧指令を出力する電流制御器と、前記キャリア信号と前記電圧指令からＰＷＭ信号をインバータ部に出力するＰＷＭ制御器とを備え、前記電流検出区間はキャリア信号の山または谷を中心として、キャリア信号の山または谷から前記電流検出トリガ信号までの期間の２倍とし、前記電流検出トリガ信号は、モータの各相のスイッチングに応じて出力タイミングを変化させ、前記電流検出トリガ信号は、キャリア信号の山または谷の前後におけるモータの各相のスイッチングタイミングの中で、キャリア信号の山または谷から一番近いスイッチングタイミングとキャリア信号の山または谷までの期間の分だけ、キャリア信号の山または谷から遅れて出力され、スイッチングタイミングは、スイッチングから予め規定されたスイッチングノイズ残存時間までの期間とすることを特徴としたモータ駆動装置。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１から請求項３に記載のモータ駆動装置によれば、電流リプル成分が小さく、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出値が得られ、振動の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の主要部ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における電流検出と電流制御のタイミング図
【図３】本発明の実施の形態１におけるキャリア信号とモータ電流の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、モータ駆動装置の主要部ブロック図であり、キャリア信号１１を出力するキャリア信号発生器１と、キャリア信号１１とＰＷＭ信号１６から電流検出トリガ信号１２を出力する電流検出タイミング発生器２と、電流検出トリガ信号１２とＰＷＭ信号１６から導出される電流検出区間の平均電流値を検出して電流検出値１３を出力する電流検出器３と、キャリア信号１１から電流制御トリガ信号１４を出力する電流制御タイミング発生器４と、電流制御トリガ信号１４が入力されたときに電流検出値１３から電圧指令１５を出力する電流制御器５と、キャリア信号１１と電圧指令１５からＰＷＭ信号１６を出力するＰＷＭ制御器６を備えている。
【００１４】
まず、電流制御と電流検出のタイミングについて図２を用いて説明する。電流制御トリガ信号１４は、キャリア信号１１の半周期に１回、一定間隔で出力する。電流検出トリガ信号１２は、キャリア信号１１の半周期に１回出力される。電流検出トリガ信号１２の出力タイミングは、キャリア信号１１の山または谷の前後のＵ相ＰＷＭ出力、Ｖ相ＰＷＭ出力、およびＷ相ＰＷＭ出力の変化タイミングにスイッチングノイズ残存時間を加味したタイミングのうち、キャリア信号１１の山および谷から一番近いタイミングまでの期間の分だけ、キャリア信号１１の山または谷から遅らせたタイミングで出力する。
【００１５】
なお、スイッチングノイズ残存時間は、スイッチング時に電流値が乱れる期間を予め測定することで規定できる。
【００１６】
図中のキャリア信号１１の谷部分では、谷の前のＵ相ＰＷＭ出力の変化タイミングにスイッチングノイズ残存時間を加味したタイミングがＴ１からＴ６の中でキャリア信号１１の谷に一番近く、前記タイミングからキャリア信号１１の谷までの期間Ｔ１の分だけキャリア信号１１の谷から遅らせたタイミングで電流検出トリガ信号１２を出力する。図中のキャリア信号１１の山の部分では、山の前のＷ相ＰＷＭ出力の変化タイミングがＴ７から
Ｔ１２の中でキャリア信号１１の山に一番近く、前記タイミングからキャリア信号１１の山までの期間Ｔ１２の分だけキャリア信号１１の山から遅らせたタイミングで電流検出トリガ信号１２を出力する。
【００１７】
なお、Ｕ相ＰＷＭ出力、Ｖ相ＰＷＭ出力、Ｗ相ＰＷＭ出力の変化タイミングは、ＰＷＭ制御器６から出力される過去のＰＷＭ信号１６から得ることができる。
【００１８】
図中の期間Ｐ１のＵ相ＰＷＭ出力、Ｖ相ＰＷＭ出力、Ｗ相ＰＷＭ出力の変化タイミングは、図示していない電流制御処理Ｃ１の１周期前の電流制御処理Ｃ０の出力である電圧指令１５を入力としてＰＷＭ制御器６で出力されたＰＷＭ信号１６から得られ、期間Ｐ２のＵ相ＰＷＭ出力、Ｖ相ＰＷＭ出力、Ｗ相ＰＷＭ出力の変化タイミングは、電流制御処理Ｃ１の出力である電圧指令１５を入力としてＰＷＭ制御器６で出力されたＰＷＭ信号１６から得られ、期間Ｐ３のＵ相ＰＷＭ出力、Ｖ相ＰＷＭ出力、Ｗ相ＰＷＭ出力の変化タイミングは、電流制御処理Ｃ２の出力である電圧指令１５を入力としてＰＷＭ制御器６で出力されたＰＷＭ信号１６から得られる。これにより、スイッチングノイズの影響を受けない電流検出が可能となる。
【００１９】
次に、電流検出区間について図２を用いて説明する。電流検出区間はキャリア信号１１の山および谷を中心とし、キャリア信号１１の山および谷から電流検出トリガ信号１２までの期間の２倍の期間となるようにする。図中のキャリア信号１１の谷の部分では、電流検出区間Ｚ１はキャリア信号１１の谷を中心としてＴ１の２倍の期間、キャリア信号１１の山の部分では、電流検出区間Ｚ２はキャリア信号１１の山を中心としてＴ１２の２倍の期間となる。
【００２０】
電流制御器５への入力である電流検出値１３は、電流検出区間の電流値の平均値とする。電流検出器３がΣΔ方式の場合、通常電流検出は常に行われており、電流検出トリガ信号１２が入力されたときに、その時点からデシメーションにより設定された区間だけ前までの平均電流値を検出することができるため、電流検出区間の平均電流値が得られるようデシメーションを切り替えることで実現できる。
【００２１】
電流検出器３がＣＴ方式の場合は、キャリア信号の半周期の間に一定間隔で電流値を複数回サンプリングし、電流検出区間でサンプリングされた電流値の平均を取ることで実現できる。電流検出区間の中心をキャリア信号１１の山および谷とする理由について図３を用いて説明する。図３はキャリア信号１１とモータ電流の関係を示しており、キャリア信号１１の山と谷の中間付近では、スイッチングによりモータ電流が大きく変化する。キャリア信号１１の半周期におけるモータ電流の平均値は、キャリア信号１１の山および谷のタイミングで取得可能であり、電流検出区間の中心をキャリア信号１１の山および谷とすることで、電流リプルの影響を受けない電流検出が可能となる。
【００２２】
なお、この実施の形態では電流検出処理および電流制御処理をキャリア信号の山および谷で実行するよう記載しているが、キャリア信号の山のみ、またはキャリア信号の谷のみで実行する場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のモータ駆動装置は、高速応答性と低振動が要求される用途などにも有用である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ：キャリア信号発生器
２  ：電流検出タイミング発生器
３  ：電流検出器
４  ：電流制御タイミング発生器
５  ：電流制御器
６  ：ＰＷＭ制御器
１１  ：キャリア信号
１２  ：電流検出トリガ信号
１３  ：電流検出値
１４  ：電流制御トリガ信号
１５  ：電圧指令
１６  ：ＰＷＭ信号
【図１】
2015008563.tif 000003
【図２】
2015008563.tif 000004
【図３】
2015008563.tif 000005