(57)【要約】【課題】  不必要にＰＷＭ信号の瞬時変化を発生させること無しに、上位装置と同期することができるＰＷＭ信号発生装置を提供する。【解決手段】  上位装置からシステム同期信号が入力されるとタイマ値を保持するタイマ値保持回路と、周期パルスが発生される毎に、保持されたタイマ値を減じる調整カウンタと、周期パルスとタイマ値を用いて、同期のために調整信号を演算し、ＰＷＭ周期タイマに出力する調整信号発生回路とを備える。【選択図】    図１
2008219235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期パルスとタイマ値を発生するＰＷＭ周期タイマと、前記タイマ値とＰＷＭ比較設定値を入力してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ波形生成回路を備えたＰＷＭ信号発生装置のシステム同期方法において、
上位装置からシステム同期信号が入力されると前記タイマ値を保持し、
前記周期パルスが発生される毎に、前記保持されたタイマ値を減じ、
前記周期パルスと前記タイマ値を用いて、同期のために調整信号を演算し、
前記調整信号を基に、前記ＰＷＭ周期タイマを前記システム同期信号と同期させる同期処理を行い、
前記タイマ値がゼロになるまで前記同期処理を繰り返す
という手順で処理することを特徴とするＰＷＭ信号発生装置のシステム同期方法。
【請求項２】
前記同期処理は、前記調整信号の符号により前記ＰＷＭ周期タイマを調整することを特徴とする請求項１記載のＰＷＭ信号発生装置のシステム同期方法。
【請求項３】
少なくとも位置、速度あるいはトルクのいずれかの指令信号及びシステム同期信号を出力する上位装置と、前記上位装置から通信回線で接続された複数の電動機制御装置から構成された電動機制御システムの同期方法において、
各々の前記電動機制御装置は、前記通信回線で前記上位装置と信号のやりとりをし、前記電動機の制御周期の割り込みを発生し、前記割り込みが発生する毎に、負荷として接続された電動機への電圧指令をＰＷＭ比較設定値として出力し、前記電圧指令をＰＷＭ信号として発生する請求項１あるいは２記載のＰＷＭ信号発生装置のシステム同期方法を行い、前記ＰＷＭ信号に基づき前記電動機に電圧指令を出力する
という手順で処理することを特徴とする電動機制御システムの同期方法。
【請求項４】
周期パルスとタイマ値を発生するＰＷＭ周期タイマと、前記タイマ値とＰＷＭ比較設定値を入力してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ波形生成回路を備えたＰＷＭ信号発生装置において、
上位装置からシステム同期信号が入力されると前記タイマ値を保持するタイマ値保持回路と、
前記周期パルスが発生される毎に、前記保持されたタイマ値を減じる調整カウンタと、
前記周期パルスと前記タイマ値を用いて、同期のために調整信号を演算し、前記ＰＷＭ周期タイマに出力する調整信号発生回路と、
を備えたことを特徴とするＰＷＭ信号発生装置。
【請求項５】
前記調整信号発生回路は、前記調整信号の符号により前記ＰＷＭ周期タイマを調整することを特徴とする請求項４記載のＰＷＭ信号発生装置。
【請求項６】
少なくとも位置、速度あるいはトルクのいずれかの指令信号及びシステム同期信号を出力する上位装置と、前記上位装置から通信回線で接続された複数の電動機制御装置から構成された電動機制御システムにおいて、
各々の前記電動機制御装置は、前記通信回線で前記上位装置と信号のやりとりをする通信インタフェースと、前記電動機の制御周期の割り込みを発生する制御周期タイマと、前記割り込みが発生する毎に、負荷として接続された電動機への電圧指令をＰＷＭ比較設定値として出力する電動機制御部と、前記電圧指令をＰＷＭ信号として発生する請求項４あるいは５記載のＰＷＭ信号発生装置と、前記ＰＷＭ信号に基づき前記電動機に電圧指令を出力する電力変換装置からなることを特徴とする電動機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システム同期方法これを行うＰＷＭ信号発生装置、及びこれを備えた電動機制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＷＭ信号発生装置は、ＰＷＭ周期タイマの値とＰＷＭ比較設定値を比較し、比較結果をＰＷＭ波形として出力するという動作を行っている。このとき、上位のシステムとの同期のためのシステム同期信号が発生すると、ＰＷＭ周期よりも長い周期で動作する制御周期タイマに対するリロードを行い、上位のシステムとの同期を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は従来の電動機制御システム全体を示すブロック図であり、図４において、３１ａ〜３１ｃは従来のＰＷＭ信号発生装置１を備えたモータ制御装置である。２はＰＷＭ周期タイマで、ＰＷＭ波形作成のためのタイマを出力し、３はＰＷＭ波形生成回路、３４はＣＰＵで、モータ制御を行ってモータへの電圧指令値をＰＷＭ比較設定値８として出力し、３６は電力変換装置で、ＰＷＭ信号９により図示していないが三相交流電源電圧を整流した直流電圧をＰＷＭ制御して作成した出力電圧を負荷として接続されたモータ３５に出力し、３３は通信インタフェースで、上位装置３２からの同期指令３７を受けてシステム同期信号１２を生成し、３８は制御周期タイマで、システム同期信号１２を入力して制御周期割り込み３９を発生し、４０は位置検出器でモータ３５の位置情報を検出する。
【０００４】
ＰＷＭ波形生成回路３は、ＣＰＵ３４により出力されたモータへの電圧指令値であるＰＷＭ比較設定値８とＰＷＭ周期タイマ２のタイマ値１０を比較し、タイマ値１０がＰＷＭ比較設定値８より大きければオン、小さければオフのＰＷＭ信号９を出力する。
電力変換装置３６は、ＰＷＭ信号９に基づき上記した直流電圧をＰＷＭ制御してモータ３５に出力する。ＣＰＵ３４は、信号としては図示していないが上位装置３２から与えられた位置指令と、位置検出器１４０により検出されたモータ３５の位置情報を用いてモータ制御を行い、制御周期タイマ３８からの制御周期割り込み３９を受けたタイミングで、モータへの電圧指令値、つまりＰＷＭ比較設定値８を出力する。
【０００５】
制御周期タイマ３８は、システム同期信号１２を受けると、制御周期割り込み３９の発生が上位装置３２と同期するように、制御周期タイマ３８内部のタイマの同期化処理を行う。
また、上位装置３２は、複数のモータ制御装置３１ａ〜３１ｃに対して一斉に同期指令３７を伝えることで、複数のモータ制御装置３１ａ〜３１ｃとの相互の同期を取る。
このように、制御周期タイマ３８を上位装置３２に同期させ、上位装置３２とＰＷＭ比較設定値８の更新タイミングの同期を取ることでシステム同期を行っていた。
【特許文献１】特開２００２−１０８４１４号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＰＷＭ信号発生装置は、ＰＷＭ信号の周期すなわちＰＷＭ周期タイマと、上位装置の同期を取る同期化処理は、システム同期信号を用いＰＷＭ周期タイマの値を直接リロードするようにしているので、ＰＷＭ信号に瞬時に大きな変化が発生したり、本来発生すべきでない微小なパルス信号が発生したりする。このため、このＰＷＭ信号でドライブする電力変換装置のスイッチング素子やモータの寿命に悪影響を与えるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、不必要にＰＷＭ信号の瞬時変化を発生させること無しに、上位装置と同期することができるＰＷＭ信号発生装置の提供、このＰＷＭ信号発生装置を適用して上位装置に接続された電動機制御装置間の同期ずれの解消、及びこれらの装置の性能や安全性を向上させることができる電動機制御システムの提供を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、周期パルスとタイマ値を発生するＰＷＭ周期タイマと、前記タイマ値とＰＷＭ比較設定値を入力してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ波形生成回路を備えたＰＷＭ信号発生装置のシステム同期方法において、上位装置からシステム同期信号が入力されると前記タイマ値を保持し、前記周期パルスが発生される毎に、前記保持されたタイマ値を減じ、前記周期パルスと前記タイマ値を用いて、同期のために調整信号を演算し、前記調整信号を基に、前記ＰＷＭ周期タイマを前記システム同期信号と同期させる同期処理を行い、前記タイマ値がゼロになるまで前記同期処理を繰り返すという手順をとったのである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記調整信号の符号により前記ＰＷＭ周期タイマを調整するようにしたのである。
請求項３に記載の発明は、少なくとも位置、速度あるいはトルクのいずれかの指令信号及びシステム同期信号を出力する上位装置と、前記上位装置から通信回線で接続された複数の電動機制御装置から構成された電動機制御システムの同期方法において、各々の前記電動機制御装置は、前記通信回線で前記上位装置と信号のやりとりをし、前記電動機の制御周期の割り込みを発生し、前記割り込みが発生する毎に、負荷として接続された電動機への電圧指令をＰＷＭ比較設定値として出力し、前記電圧指令をＰＷＭ信号として発生する請求項１あるいは２記載のＰＷＭ信号発生装置のシステム同期方法を行い、前記ＰＷＭ信号に基づき前記電動機に電圧指令を出力するという手順をとったのである。
【０００８】
また、上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項４に記載の発明は、周期パルスとタイマ値を発生するＰＷＭ周期タイマと、前記タイマ値とＰＷＭ比較設定値を入力してＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ波形生成回路を備えたＰＷＭ信号発生装置において、上位装置からシステム同期信号が入力されると前記タイマ値を保持するタイマ値保持回路と、前記周期パルスが発生される毎に、前記保持されたタイマ値を減じる調整カウンタと、前記周期パルスと前記タイマ値を用いて、同期のために調整信号を演算し、前記ＰＷＭ周期タイマに出力する調整信号発生回路とからなることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、前記調整信号発生回路は、前記調整信号の符号により前記ＰＷＭ周期タイマを調整することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、少なくとも位置、速度あるいはトルクのいずれかの指令信号及びシステム同期信号を出力する上位装置と、前記上位装置から通信回線で接続された複数の電動機制御装置から構成された電動機制御システムにおいて、各々の前記電動機制御装置は、前記通信回線で前記上位装置と信号のやりとりをする通信インタフェースと、前記電動機の制御周期の割り込みを発生する制御周期タイマと、前記割り込みが発生する毎に、負荷として接続された電動機への電圧指令をＰＷＭ比較設定値として出力する電動機制御部と、  前記電圧指令をＰＷＭ信号として発生する請求項４あるいは５記載のＰＷＭ信号発生装置と、前記ＰＷＭ信号に基づき前記電動機に電圧指令を出力する電力変換装置からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１、２、４及び５に記載の発明によると、ＰＷＭ周期を上位装置に同期させる際のＰＷＭ信号の瞬時変化を抑制することができる。
請求項３，６に記載の発明によると、電動機制御装置のＰＷＭ信号の瞬時変化を抑制できるので、電力変換のスイッチング素子やモータの長寿命化及び性能や安全性の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明のモータ制御システム全体のブロック図であり、図において、３１a’〜３１ｃ’はモータ制御装置、３２はモータ制御装置の上位装置、３５はモータ、４０はモータ３５の位置情報を検出する位置検出器である。
１’はＰＷＭ信号発生装置で、モータ３５を動かすＰＷＭ信号９を生成し、３３は通信インタフェースで、上位装置３２から位置指令や同期指令３７を受け取り、同期信号３７に基づきシステム同期信号１２を発生し、３８は制御周期タイマで、システム同期信号１２を入力して制御周期割り込み３９を発生し、その割り込み毎に、ＣＰＵ３４は信号としては図示していないが上位装置３２からの位置指令と位置検出器４０からの位置情報を用いてモータ制御を行い、モータ３５への電圧指令値をＰＷＭ比較設定値８としてＰＷＭ信号発生装置１’へ出力する。
【００１２】
本発明が従来技術（図４）と異なる部分は、ＰＷＭ信号発生装置を１から１’に変更し、システム同期信号１２をＰＷＭ信号発生装置１’に入力するようにした部分である。また、ＰＷＭ信号発生装置の変更に伴い、モータ制御装置は３１a〜３１ｃから３１a’〜３１ｃ’に変更している。なお、ＣＰＵ３４、モータ３５、位置検出器４０は、従来技術（図４）と同一構成であるので説明は省略する。
【００１３】
以下、ＰＷＭ信号発生装置１’の構成を図２、動作については図３を用いて説明する。
図２は、ＰＷＭ信号発生装置１’の構成を示すブロック図である。図において、２はＰＷＭ周期タイマ、３はＰＷＭ波形生成回路で、ＰＷＭ比較設定値８とＰＷＭ周期タイマ２のタイマ値１０を比較してＰＷＭ信号９を生成し、４はタイマ値保持回路で、システム同期信号１２が入力されたときのＰＷＭ周期タイマ２のタイマ値１０を保持し、５は調整残量カウンタで、タイマ値保持回路４で保持したタイマ保持値をＰＷＭ周期タイマ２の周期毎に発生する周期パルス１１ごとに減算して同期完了か否かをチェックするために用いるカウンタであり、また、このカウンタがゼロになったか否かを示すのが調整残値１４である。
【００１４】
また、６は同期方向判定回路で、システム同期信号１２が入力されたときのタイマ値１０の値から、ＰＷＭ周期を長くするか短くするかの判定を行い、７は調整信号発生回路で、調整残量カウンタ５がゼロでない間、同期方向判定回路６で判定した同期方向への調整信号１３を発生し、これを受けたＰＷＭ周期タイマ２が周期を１カウントづつ増減して同期を行う。
【００１５】
図３は、ＰＷＭ信号発生装置１’の動作を示す図である。図３では、縦軸はＰＷＭ周期タイマ２のタイマ値１０の値を、横軸は左から右へ時間経過を表現している。図に示すようにＰＷＭ周期タイマ２のタイマ値１０は、ゼロからＴｃｙ間のカウントを繰り返している。なお、ＴｃｙはＰＷＭ周期タイマの周期を決める設定値であり、タイマ値１０がＴｃｙから０に戻る際に、周期パルス１１が発生する。
システム同期信号１２が入力されるタイミングは、同期が取れているときには、タイマ値１０がＴｃｙから０に戻るタイミング、すなわち周期パルス１１の発生タイミングと一致する。
２１は同期方向判定の境界線を表しており、同期方向判定の境界からタイマ値のゼロまでの間（図３のａ）にシステム同期信号１２が入力された場合は周期を長く、タイマ値のゼロから同期方向判定の境界までの間（図３のｂ）にシステム同期信号１２が入力された場合は周期を短くすることで、タイマ値１０の周期つまりＰＷＭ周期を調整して同期処理を行う。
【００１６】
図３（１）の波形は、ＰＷＭ周期を長くするように同期処理を行う場合を図示したものである。システム同期信号１２がａ区間に入力されると、タイマ値保持回路４にそのときのタイマ値１０が保持される。同時に同期方向判定回路６により、現在のタイマ値１０がａの区間なのか、ｂの区間なのかが判別され、その判別結果から調整信号発生回路７からＰＷＭ周期タイマ２に対してタイマ値１０の上限値をＴｃｙからＴｃｙ＋１に変更する調整信号１３が出力される。このように、タイマ値１０がゼロに戻るまでの時間を長くすることで、ＰＷＭ周期を長くしている。
調整残値１４は、区間ａではシステム同期信号１２が入力されたときのタイマ値１０そのものから開始し、ＰＷＭ周期タイマ２の1周期毎に周期パルス１１によって１づつ減算されて、ゼロになれば調整信号発生回路７は同期が完了したものと判断し、調整信号１３を０とする。
図３（１）では、このようにしてタイマ値１０の周期を微小調整して長くし、同期完了となっている。
【００１７】
次に、図３（２）の波形は、ＰＷＭ周期を短くするように同期処理を行う場合を図示したものである。システム同期信号１２がｂ区間に入力されると、タイマ値１０の上限値をＴｃｙからＴｃｙ−１に変更して、タイマ値１０がゼロに戻るまでの時間を短くし、この結果ＰＷＭ周期を短くしている。
調整残値１４は、区間ｂではシステム同期信号１２が入力されたときのタイマ値１０とＴｃｙとの差の絶対値から開始し、ＰＷＭ周期タイマ２の1周期毎に周期パルス１１によって１づつ減算されて、ゼロになれば調整信号発生回路７は同期が完了したものと判断し、調整信号１３を０とする。
図３（２）では、このようにしてタイマ値１０の周期を微小調整して短くし、同期完了となっている。
【００１８】
次に、図３（３）の波形は、図３（１）の波形と同様にＰＷＭ周期を長くするように同期処理を行う場合を図示したもので、タイマの上限値を変えるかわりにタイマ値１０の所定のポイントでカウントを一回止めることで周期を長くしている。
調整残値１４は、図３（１）の場合と同様に、タイマ値１０そのものの値から開始し、ＰＷＭ周期タイマ２の1周期毎に１づつ減算されて、ゼロになれば同期完了となる。このようにして、タイマ値１０の周期を微小調整して長くしている。
【００１９】
次に、図３（４）の波形は、図３（２）の波形と同様にＰＷＭ周期を短くするように同期処理を行う場合を図示したもので、タイマの上限値を変えるかわりにタイマ値１０の所定のポイントで＋１カウント多く行うことで周期を短くしている。
調整残値１４は、図３（２）の場合と同様に、システム同期信号１２が入力されたときのタイマ値とＴｃｙとの差の絶対値から開始し、ＰＷＭ周期タイマ２の1周期毎に１づつ減算されて、ゼロになれば同期完了となる。このようにして、タイマ値１０の周期を微小調整して短くしている。
【００２０】
なお、タイマ値１０を操作してＰＷＭ周期を微小調整により徐々に修正すれば、上記実施例で示す方法に限らず本発明は実施でき、同様の効果を得ることができる。
このようにして、ＰＷＭ信号発生装置１’の生成するＰＷＭ信号９は、システム同期信号１２と同期が取れ、上位装置３２からの同期指令３７に同期させてモータ３５を駆動することができる。
【００２１】
また、ＰＷＭ信号９を生成するタイマ値１０を徐々にしか変化させていないので、不必要なリップルを発生させずにＰＷＭ信号９を上位装置３２に同期させることができる。
また、このように構成されたＰＷＭ信号発生装置１’を適用すれば、上位装置３２に接続された複数の電動機制御装置間の同期ずれを解消できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を示すＰＷＭ信号発生装置を備えたモータ制御システムのブロック図
【図２】本発明のＰＷＭ信号発生装置１’のブロック図
【図３】本発明を示すＰＷＭ信号の同期処理を説明する動作図
【図４】従来のＰＷＭ信号発生装置１を備えたモータ制御システムのブロック図
【符号の説明】
【００２３】
１、１’  ＰＷＭ信号発生装置
２  ＰＷＭ周期タイマ
３  ＰＷＭ波形発生回路
４  タイマ値保持回路
５  調整残量カウンタ
６  同期方向判定装置
７  調整信号発生回路
８  ＰＷＭ比較設定値
９  ＰＷＭ信号
１０  タイマ値
１１  周期パルス
１２  システム同期信号
１３  調整信号
１４  調整残値
１８  調整信号発生回路
２１  同期方向判定の境界線
３１ａ〜３１ｃ、３１ａ’〜３１ｃ’  モータ制御装置
３２  上位装置
３３  通信インタフェース
３４  ＣＰＵ
３５  モータ
３６  電力変換装置
３７  同期指令
３８  制御周期タイマ
３９  制御周期割り込み
４０  位置検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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