JPH05103492A - モ−タ駆動方法およびシステム - Google Patents
モ−タ駆動方法およびシステムInfo
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- JPH05103492A JPH05103492A JP3193411A JP19341191A JPH05103492A JP H05103492 A JPH05103492 A JP H05103492A JP 3193411 A JP3193411 A JP 3193411A JP 19341191 A JP19341191 A JP 19341191A JP H05103492 A JPH05103492 A JP H05103492A
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- control unit
- commutation
- pulse
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/15—Controlling commutation time
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 インバータおよび同期機が電気供給期間にス
イッチングの数が最小に減じられるモータ駆動システム
を得ること。 【構成】 ＤＣモータ用駆動システムにおける方法およ
び装置は、インバータと、永久磁石ロータを有する多相
同期機とからなり、かつ、回転従属論理位置信号を発生
するためにロータ位置検出手段を設けられている。前記
ロータ位置検出手段からの回転従属論理信号（ＰＯＳ
１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ３）にもとづく最適機能が用いら
れ、これにより整流点が制御ユニットによって個々にそ
れぞれ移動されて、前記最適機能において最大駆動シャ
フト出力動力がモータ磁石の非対称性ばかりではなくモ
ータ鉄心または巻線における非対称性によって生ずる欠
陥を排除するように検出され、かつ、現在の速度、負
荷、最大加速、およびモータ振動等に関してモータ性能
を前記機能によって最適化する。
イッチングの数が最小に減じられるモータ駆動システム
を得ること。 【構成】 ＤＣモータ用駆動システムにおける方法およ
び装置は、インバータと、永久磁石ロータを有する多相
同期機とからなり、かつ、回転従属論理位置信号を発生
するためにロータ位置検出手段を設けられている。前記
ロータ位置検出手段からの回転従属論理信号（ＰＯＳ
１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ３）にもとづく最適機能が用いら
れ、これにより整流点が制御ユニットによって個々にそ
れぞれ移動されて、前記最適機能において最大駆動シャ
フト出力動力がモータ磁石の非対称性ばかりではなくモ
ータ鉄心または巻線における非対称性によって生ずる欠
陥を排除するように検出され、かつ、現在の速度、負
荷、最大加速、およびモータ振動等に関してモータ性能
を前記機能によって最適化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無ブラシＤＣ作動モー
タを駆動するインバータに関し、特に、インバータと、
永久磁石ロータを有する多相同期機とからなり、かつ、
回転従属論理位置信号を発生するためにロータ位置検出
手段を設けられたＤＣモータ用の駆動システムによる方
法に関するものである。
タを駆動するインバータに関し、特に、インバータと、
永久磁石ロータを有する多相同期機とからなり、かつ、
回転従属論理位置信号を発生するためにロータ位置検出
手段を設けられたＤＣモータ用の駆動システムによる方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】無ブラシまたは無整流子ＤＣ機械は、モ
ータ・シャフト上に配置された磁気または光学的センサ
によって制御されるコンバータによって供給される永久
磁石同期機からできている。前記センサは、前記機械の
ロータ位置に対応する出力信号のパターンを与える。供
給機器を有する同期機は通常自動整流をする。すなわ
ち、それは原理的には、機械的整流を有するＤＣ機械と
同様に動作する。
ータ・シャフト上に配置された磁気または光学的センサ
によって制御されるコンバータによって供給される永久
磁石同期機からできている。前記センサは、前記機械の
ロータ位置に対応する出力信号のパターンを与える。供
給機器を有する同期機は通常自動整流をする。すなわ
ち、それは原理的には、機械的整流を有するＤＣ機械と
同様に動作する。
【０００３】できるだけ小さく同期機の損失を維持する
ために、インバータからの出力電圧の波形は、通常正弦
波となる機械によって発生される逆起電力の波形にでき
るだけよく適用されなければならない。スイッチング技
術をインバータに用いることによって、この損失が低く
維持されうるが、しかし、ステータ巻線中に高調波の影
響について考慮しなければならない。この高調波はイン
バータの方形波の結果として発生され、また、高調波は
同期機のトルクに貢献しない。
ために、インバータからの出力電圧の波形は、通常正弦
波となる機械によって発生される逆起電力の波形にでき
るだけよく適用されなければならない。スイッチング技
術をインバータに用いることによって、この損失が低く
維持されうるが、しかし、ステータ巻線中に高調波の影
響について考慮しなければならない。この高調波はイン
バータの方形波の結果として発生され、また、高調波は
同期機のトルクに貢献しない。
【０００４】問題の機械の高回転速度（１０００００r.
p.m ）に対応する高運転周波数に逆にするさいに、イン
バータ内に相当の損失を避けるためにできるだけ低く電
気的供給期間についてスイッチングの数を維持すること
が必須である。高速回転時に、スイッチングは、単位容
積当りの出力動力はできるだけ大きくなるように行われ
ることも重要である。
p.m ）に対応する高運転周波数に逆にするさいに、イン
バータ内に相当の損失を避けるためにできるだけ低く電
気的供給期間についてスイッチングの数を維持すること
が必須である。高速回転時に、スイッチングは、単位容
積当りの出力動力はできるだけ大きくなるように行われ
ることも重要である。
【０００５】磁気センサ（例えば、ホール・センサ）ま
たは光学センサの計算された機械的設定と、ロータの非
対称性によって影響を受ける実際の設定との間の差、ス
テータ巻線とステータ鉄心との間の差は、高ロータ速度
で特別に機械の効率に関して厳密である。手段がセンサ
の最終調整についてとられなければならないので、これ
は機械の生産費を増加させる。特定の場合には、別個の
整流磁石はステータ磁界からの影響を避けるために用い
られる。ステータ磁界は、最終調整のための装置および
センサそれ自体の費用を加えて、追加の材料および組立
費用を含んでいる。
たは光学センサの計算された機械的設定と、ロータの非
対称性によって影響を受ける実際の設定との間の差、ス
テータ巻線とステータ鉄心との間の差は、高ロータ速度
で特別に機械の効率に関して厳密である。手段がセンサ
の最終調整についてとられなければならないので、これ
は機械の生産費を増加させる。特定の場合には、別個の
整流磁石はステータ磁界からの影響を避けるために用い
られる。ステータ磁界は、最終調整のための装置および
センサそれ自体の費用を加えて、追加の材料および組立
費用を含んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、自動整流ＤＣ供給永久磁石同期機用インバータを提
供し、これにより、インバータおよび同期機が電気供給
期間についてのスイッチングの数が最小に減じられるモ
ータ駆動システムを成形することにある。
は、自動整流ＤＣ供給永久磁石同期機用インバータを提
供し、これにより、インバータおよび同期機が電気供給
期間についてのスイッチングの数が最小に減じられるモ
ータ駆動システムを成形することにある。
【０００７】本発明の第２の目的は、現在の速度、負荷
条件、最大加速、モータ振動における効率に関してモー
タ性能を最適にするための機能を提供することにある。
条件、最大加速、モータ振動における効率に関してモー
タ性能を最適にするための機能を提供することにある。
【０００８】本発明の第３の目的は、スイッチング時刻
が同期機の単位容積当りの利用因子または動力に関して
動的に最適化されうるように、スイッチング時刻をずら
す方法を提供することにある。本発明の第４の目的は、
ロータの回転の開始がロータにセンサなしで行うＤＣ制
御システムを提供することにある。
が同期機の単位容積当りの利用因子または動力に関して
動的に最適化されうるように、スイッチング時刻をずら
す方法を提供することにある。本発明の第４の目的は、
ロータの回転の開始がロータにセンサなしで行うＤＣ制
御システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、三相インバータに整流信号用の電圧不動出力およ
び１８０°整流角度を与えることによって達成される。
れば、三相インバータに整流信号用の電圧不動出力およ
び１８０°整流角度を与えることによって達成される。
【００１０】
【実施例】図１において、本発明にもとづく６パルス設
計のモータ駆動システムについてのブロック線図を示
す。出Ｒ，Ｓ，Ｔを有する三相インバータ１は、ライン
５１，５２，５３をかいして各ステータ巻線３１，３
２，３３に接続される。各巻線は、２極からなることが
できる永久磁石ロータを有する好ましくは永久磁化同期
機３の１相を有している。
計のモータ駆動システムについてのブロック線図を示
す。出Ｒ，Ｓ，Ｔを有する三相インバータ１は、ライン
５１，５２，５３をかいして各ステータ巻線３１，３
２，３３に接続される。各巻線は、２極からなることが
できる永久磁石ロータを有する好ましくは永久磁化同期
機３の１相を有している。
【００１１】インバータ１は、制御ユニット２の対応す
る出力に接続されている入力Ａ+ −Ｃ- から制御される
６弁からできている。制御ユニット２の入力ｒ，ｓ，ｔ
に、供給線５１，５２，５３上のゼロ通過を検出する逆
起電力検出器５からロータ位置信号が供給される。逆起
動力および対応する制御信号から合成信号パターンが図
６に示されている。インバータは、制御ユニット２から
のパルス幅変調（ＰＷＭ）とともに動作する制御ユニッ
ト１０をかいしてバッテリ１１から供給される。制御ユ
ニット２の機能は、Ｕプロセッサからなる監視ユニット
によって監視される。
る出力に接続されている入力Ａ+ −Ｃ- から制御される
６弁からできている。制御ユニット２の入力ｒ，ｓ，ｔ
に、供給線５１，５２，５３上のゼロ通過を検出する逆
起電力検出器５からロータ位置信号が供給される。逆起
動力および対応する制御信号から合成信号パターンが図
６に示されている。インバータは、制御ユニット２から
のパルス幅変調（ＰＷＭ）とともに動作する制御ユニッ
ト１０をかいしてバッテリ１１から供給される。制御ユ
ニット２の機能は、Ｕプロセッサからなる監視ユニット
によって監視される。
【００１２】制御ユニット２（図３）対監視ユニット４
のインターフェースから、電流制限ＣＬＴ（電流制
限）、現在の回転速度ＡＳＤ（実際の速度）、回転方向
ＡＤＮ（実際の方向）を含むロータ位置ＡＡＥ（実際の
角度）についての情報信号がある。
のインターフェースから、電流制限ＣＬＴ（電流制
限）、現在の回転速度ＡＳＤ（実際の速度）、回転方向
ＡＤＮ（実際の方向）を含むロータ位置ＡＡＥ（実際の
角度）についての情報信号がある。
【００１３】制御信号ＳＳＤ（設定速度）は、インバー
タ１に供給される特定の有効電圧に対応する特定の比に
パルス幅変調を与える。モータの回転速度はインバータ
の供給電圧に直接に比例する。
タ１に供給される特定の有効電圧に対応する特定の比に
パルス幅変調を与える。モータの回転速度はインバータ
の供給電圧に直接に比例する。
【００１４】制御信号ＤＭＥ（ドライバ・モード）は、
回転方向、制動、正常運転、インパルス始動用の命令か
らなっている。図２において、本発明にもとづくモータ
駆動システムの１２パルス付加が第５高調波の除去を与
える。三相インバータ１′は、制御ユニット２′の対応
する出力に接続される入力Ａ１+ −Ｃｌ−ｏｃｈＡ2+−
Ｃ２- から制御される１２弁からできている。
回転方向、制動、正常運転、インパルス始動用の命令か
らなっている。図２において、本発明にもとづくモータ
駆動システムの１２パルス付加が第５高調波の除去を与
える。三相インバータ１′は、制御ユニット２′の対応
する出力に接続される入力Ａ１+ −Ｃｌ−ｏｃｈＡ2+−
Ｃ２- から制御される１２弁からできている。
【００１５】出力Ｒ，Ｓ，ＴおよびＲ′，Ｓ′，Ｔ′か
らインバータは、永久磁石同期機３′において各組のス
テータ巻線３１，３２，３３および３１′，３２′，３
３′を供給する。逆起電力検出器５からの位置信号およ
び合成動作信号が図７に示されている。
らインバータは、永久磁石同期機３′において各組のス
テータ巻線３１，３２，３３および３１′，３２′，３
３′を供給する。逆起電力検出器５からの位置信号およ
び合成動作信号が図７に示されている。
【００１６】動作電圧ＲＳＴおよびＲ′Ｓ′Ｔ′は互い
に関して６０°ずらされ、また、その結果、第５および
第７高調波のステータ流れの影響が効率の対応する上昇
とともに排除される。図２にもとづくモータ駆動システ
ムは、図１に関連してダッシュ（′）を付したものは類
似の機能を有している。
に関して６０°ずらされ、また、その結果、第５および
第７高調波のステータ流れの影響が効率の対応する上昇
とともに排除される。図２にもとづくモータ駆動システ
ムは、図１に関連してダッシュ（′）を付したものは類
似の機能を有している。
【００１７】図３において、制御ユニット２についての
ブロック線図が示されている。制御ユニット２は回転数
（r.p.m)９１および回転方向９０の検出手段を有してい
る。整流検出器において、整流角度が検出される。ブロ
ック９２に得られた角度は角度変更ブロック９４におい
て変更される。ブロック９４からの信号は、ブロック９
６からの逆起電力信号によってゲーティングすることに
よって変更された制御信号Ａ+ −Ｃ- にタイミング・ロ
ジック９３内で変換される。
ブロック線図が示されている。制御ユニット２は回転数
（r.p.m)９１および回転方向９０の検出手段を有してい
る。整流検出器において、整流角度が検出される。ブロ
ック９２に得られた角度は角度変更ブロック９４におい
て変更される。ブロック９４からの信号は、ブロック９
６からの逆起電力信号によってゲーティングすることに
よって変更された制御信号Ａ+ −Ｃ- にタイミング・ロ
ジック９３内で変換される。
【００１８】システムに供給される電力の測定を可能に
するために、電流は電流検出器９７において検出され、
また、適切な電流が信号ＣＶＳ１（電流電圧源インバー
タ）によって監視ユニット４から電流制限器９８に設定
される。
するために、電流は電流検出器９７において検出され、
また、適切な電流が信号ＣＶＳ１（電流電圧源インバー
タ）によって監視ユニット４から電流制限器９８に設定
される。
【００１９】図４の（Ａ）において、インバータ１につ
いての基本回路図が示されている。インバータ１は集積
バック・ダイオードＤを有するＭＯＳトランジスタによ
って構成されうる制御可能弁Ａ+ 、Ａ- 、Ｂ+、Ｂ- 、
Ｃ+ 、Ｃ- を有する三相ブリッジからできている。三相
ブリッジからの出力Ｒ，Ｓ，Ｔが永久磁石ロータを有す
る同期機の各相にそれぞれ接続される。同一インピーダ
ンスを有する位相３１，３２，３３がインバータの機能
を容易に示すためにＹ形状に接続される。三相ブリッジ
は、対称供給電圧＋Ｕｄ／２および−Ｕｄ／２に接続さ
れる。
いての基本回路図が示されている。インバータ１は集積
バック・ダイオードＤを有するＭＯＳトランジスタによ
って構成されうる制御可能弁Ａ+ 、Ａ- 、Ｂ+、Ｂ- 、
Ｃ+ 、Ｃ- を有する三相ブリッジからできている。三相
ブリッジからの出力Ｒ，Ｓ，Ｔが永久磁石ロータを有す
る同期機の各相にそれぞれ接続される。同一インピーダ
ンスを有する位相３１，３２，３３がインバータの機能
を容易に示すためにＹ形状に接続される。三相ブリッジ
は、対称供給電圧＋Ｕｄ／２および−Ｕｄ／２に接続さ
れる。
【００２０】図４および図５において、インバータ１の
動作原理が記載されている。インバータ１の入力１０−
１４上で、制御ユニット２からの信号が供給線５１−５
３上の検出された電圧レベルに応答して受けられる。制
御ユニットにおけるプログラムをかいして、位相線（例
えば、５１）が特定の期間δＴの間予め選定された角度
でインバータから絶縁されて、同期機の永久磁石励磁ロ
ータによってつくられる回転磁界によって発生される起
動力または逆起電力が検出される（図６）。
動作原理が記載されている。インバータ１の入力１０−
１４上で、制御ユニット２からの信号が供給線５１−５
３上の検出された電圧レベルに応答して受けられる。制
御ユニットにおけるプログラムをかいして、位相線（例
えば、５１）が特定の期間δＴの間予め選定された角度
でインバータから絶縁されて、同期機の永久磁石励磁ロ
ータによってつくられる回転磁界によって発生される起
動力または逆起電力が検出される（図６）。
【００２１】制御ユニットにおいてデジタル信号処理を
かいして、１対の信号（図５の（Ａ））が図５の（Ｂ）
にもとづいて交流電流出力Ｒ，Ｓ，Ｔ上に電位波形を発
生するようにつくられる。これらの波形は振幅Ｕｄ／２
および１２０°位相ずれを有する３つの方形波電圧であ
る。方形波電圧は、平均自乗値を有する奇数高調波から
なっている。 Ｕ(1) ＝０．９Ｕｄ／２＝０．４５Ｕｄ …（１） Ｕ(3) ＝１／３Ｕ(1) …（２） Ｕ(5) ＝１／５Ｕ(1) …（３） Ｕ(7) ＝１／７Ｕ(1) …（４）
かいして、１対の信号（図５の（Ａ））が図５の（Ｂ）
にもとづいて交流電流出力Ｒ，Ｓ，Ｔ上に電位波形を発
生するようにつくられる。これらの波形は振幅Ｕｄ／２
および１２０°位相ずれを有する３つの方形波電圧であ
る。方形波電圧は、平均自乗値を有する奇数高調波から
なっている。 Ｕ(1) ＝０．９Ｕｄ／２＝０．４５Ｕｄ …（１） Ｕ(3) ＝１／３Ｕ(1) …（２） Ｕ(5) ＝１／５Ｕ(1) …（３） Ｕ(7) ＝１／７Ｕ(1) …（４）
【００２２】ＶR ，ＶS ，ＶT が三相電位であり、か
つ、ｉR ，ｉS ，ｉT が三相システムの中立点（ｒｅａ
ｌ ｅｌｌｅｒ ｉｍｇｉｎａｒｙ）にＡＣ端子を接続
する同じインピーダンスＺを通る対応する電流である場
合には、中立点の電位が次式から計算されうる。 ＶR −Ｖ0 ＝ＺｉR （＝ＵR ） …（５） ＶS −Ｖ0 ＝ＺｉS （＝ＵS ） …（６） ＶT −Ｖ0 ＝ＺｉT （＝ＵT ） …（７） ３つの式が加えられる。電流の合計がゼロになるので、
下記の式が有効である。 ＶR ＋ＶS ＋ＶT −３Ｖ0 ＝Ｚ（ｉR ＋ｉS ＋ｉT ）＝０ …（８） または Ｖ0 ＝Ｚ（ＶR ＋ＶS ＋ＶT ）／３ 中立の電位波形は三相電位波形の合計の３分の１にな
る。それは、１／３＊１／２Ｕｄの振幅およびインバー
タの周波数の３倍となる基礎周波数を有する方形波（図
５の（Ｃ））である。したがって、それは３倍の高調波
順序を有する高調波を含んでいるだけである。高調波は
位相電圧の対応する高調波と同じ振幅および位相を有し
ている。
つ、ｉR ，ｉS ，ｉT が三相システムの中立点（ｒｅａ
ｌ ｅｌｌｅｒ ｉｍｇｉｎａｒｙ）にＡＣ端子を接続
する同じインピーダンスＺを通る対応する電流である場
合には、中立点の電位が次式から計算されうる。 ＶR −Ｖ0 ＝ＺｉR （＝ＵR ） …（５） ＶS −Ｖ0 ＝ＺｉS （＝ＵS ） …（６） ＶT −Ｖ0 ＝ＺｉT （＝ＵT ） …（７） ３つの式が加えられる。電流の合計がゼロになるので、
下記の式が有効である。 ＶR ＋ＶS ＋ＶT −３Ｖ0 ＝Ｚ（ｉR ＋ｉS ＋ｉT ）＝０ …（８） または Ｖ0 ＝Ｚ（ＶR ＋ＶS ＋ＶT ）／３ 中立の電位波形は三相電位波形の合計の３分の１にな
る。それは、１／３＊１／２Ｕｄの振幅およびインバー
タの周波数の３倍となる基礎周波数を有する方形波（図
５の（Ｃ））である。したがって、それは３倍の高調波
順序を有する高調波を含んでいるだけである。高調波は
位相電圧の対応する高調波と同じ振幅および位相を有し
ている。
【００２３】位相電圧ＵR ，ＵS ，ＵT （図５の
（Ｄ））は、Ｒ，Ｓ，Ｔの電位と中立点の電位との間の
差となる。中立点の高調波内容についていわれていたこ
とについて、その結果は、電圧が方形波と同じ高調波成
分を含む。それは、これらが排除されるので、３次の高
調波を阻止する。
（Ｄ））は、Ｒ，Ｓ，Ｔの電位と中立点の電位との間の
差となる。中立点の高調波内容についていわれていたこ
とについて、その結果は、電圧が方形波と同じ高調波成
分を含む。それは、これらが排除されるので、３次の高
調波を阻止する。
【００２４】位相対位相電圧または主電圧ＵR-S ，Ｕ
S-T ，ＵT-R は、対応する方形波電位間の差と同じまた
は対応する位相電圧（例えば、ＵR-S ＝ＵR −ＵS ）間
の差として計算される。位相対位相電圧は、１２０°の
導通期間を有し、かつ、位相電圧（図５の（Ｅ））と同
じ高調波を有する半方形波電圧である。
S-T ，ＵT-R は、対応する方形波電位間の差と同じまた
は対応する位相電圧（例えば、ＵR-S ＝ＵR −ＵS ）間
の差として計算される。位相対位相電圧は、１２０°の
導通期間を有し、かつ、位相電圧（図５の（Ｅ））と同
じ高調波を有する半方形波電圧である。
【００２５】インバータ１の動作原理をさらに図示する
ために、ベクトル線図が位相電圧ＵR ，ＵS ，ＵT およ
び主電圧ＵR-S ，ＵS-T ，ＵT-R の基礎成分として示さ
れる。
ために、ベクトル線図が位相電圧ＵR ，ＵS ，ＵT およ
び主電圧ＵR-S ，ＵS-T ，ＵT-R の基礎成分として示さ
れる。
【００２６】図３のブロック線図において、同期機３の
始動順序は次のように行われる。ゼロ周波数、すなわ
ち、アイドル・ロータにおいて、逆起電力は線５１−５
３上でゼロに等しくなる。本発明によれば、第１電流パ
ルスは監視ユニット４をかいしてロータに与えられ、ま
た、作動信号（駆動モード、開始）が制御ユニット２内
のタイミング・ロジック９３の入力に与えられ、これに
より、ステータ巻線（例えば、３１）が任意の磁界に上
昇を与える電流パルスを受ける。これにより、逆起電力
が検出されない場合、第２電流パルスが、第１のものと
一致しない磁界方向をつくるもの（例えば３２）をかい
して供給される。逆起電力が速度検出器９１において検
出された場合（その方向は方向検出器９０において検出
されうる。）、磁束流をつくる第３電流パルスが供給さ
れる。この磁束流は、その方向が所望の方向であるかま
たはこの方向をずらす場合に、つくられた回転方向（実
際の方向）を維持して、線５１−５３上でさらに検出さ
れた逆起電力が意図された回転速度（設定速度）を得る
ためにタイミング・ロジック９３に１組の制御信号を与
える。
始動順序は次のように行われる。ゼロ周波数、すなわ
ち、アイドル・ロータにおいて、逆起電力は線５１−５
３上でゼロに等しくなる。本発明によれば、第１電流パ
ルスは監視ユニット４をかいしてロータに与えられ、ま
た、作動信号（駆動モード、開始）が制御ユニット２内
のタイミング・ロジック９３の入力に与えられ、これに
より、ステータ巻線（例えば、３１）が任意の磁界に上
昇を与える電流パルスを受ける。これにより、逆起電力
が検出されない場合、第２電流パルスが、第１のものと
一致しない磁界方向をつくるもの（例えば３２）をかい
して供給される。逆起電力が速度検出器９１において検
出された場合（その方向は方向検出器９０において検出
されうる。）、磁束流をつくる第３電流パルスが供給さ
れる。この磁束流は、その方向が所望の方向であるかま
たはこの方向をずらす場合に、つくられた回転方向（実
際の方向）を維持して、線５１−５３上でさらに検出さ
れた逆起電力が意図された回転速度（設定速度）を得る
ためにタイミング・ロジック９３に１組の制御信号を与
える。
【００２７】制御ユニット２の主機能の１つは、高速モ
ータの運転時に動力消費の最適化を可能にする。本発明
によれば、この最適化は整流点または点弧点をずらすこ
とによって行われる。ステータ鉄心ステータ巻線、永久
磁化ロータ中の非対称性のために、逆起電力がすべての
６０°整流期間中にまったく最適な整流情報を与えな
い。
ータの運転時に動力消費の最適化を可能にする。本発明
によれば、この最適化は整流点または点弧点をずらすこ
とによって行われる。ステータ鉄心ステータ巻線、永久
磁化ロータ中の非対称性のために、逆起電力がすべての
６０°整流期間中にまったく最適な整流情報を与えな
い。
【００２８】このようにして、最適機能が用いられる。
この機能は、点弧点がずらされる手段によって、逆起電
力検出器５から回路従属論理信号にもとづいているの
で、前記最適機能時に、最大駆動シャフト出力動力が検
出されて、ロータ磁石の非対称性ばかりではなくモータ
鉄心または巻線中の非対称性によって、かつ、現在の速
度、負荷、最大加速、モータ振動の例えば効率に関して
前記機能最適モータ性能によって生じる欠陥を排除す
る。
この機能は、点弧点がずらされる手段によって、逆起電
力検出器５から回路従属論理信号にもとづいているの
で、前記最適機能時に、最大駆動シャフト出力動力が検
出されて、ロータ磁石の非対称性ばかりではなくモータ
鉄心または巻線中の非対称性によって、かつ、現在の速
度、負荷、最大加速、モータ振動の例えば効率に関して
前記機能最適モータ性能によって生じる欠陥を排除す
る。
【００２９】図８の（Ａ）において、ロータ・シャフト
回転の一部中に整流時刻についての線図が示されてい
る。円で示された各時刻は、２０°のロータの移動に対
応する６０°の変位に対応する。図８の（Ｂ）の線図お
よび図９のブロック線図において、時刻の新しい整流点
は次のようにしてつくられる。整流時刻Ｔ0 の基準位置
は、新しい整流時刻または点弧点Ｔ0 ′がつくられるべ
きＴ5 となる。
回転の一部中に整流時刻についての線図が示されてい
る。円で示された各時刻は、２０°のロータの移動に対
応する６０°の変位に対応する。図８の（Ｂ）の線図お
よび図９のブロック線図において、時刻の新しい整流点
は次のようにしてつくられる。整流時刻Ｔ0 の基準位置
は、新しい整流時刻または点弧点Ｔ0 ′がつくられるべ
きＴ5 となる。
【００３０】図９において、逆起電力検出器から論理位
置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ３が発信され、ま
た、これら信号は整流時刻Ｔ0 −Ｔ5 に対応するパルス
列をつくるパルス検出器１０１に入る。位置計数器１０
２は、基準（例えば、Ｔ0 ）から開始する位置を常に計
数する。位置はレジスタ１０３内に記憶され、かつ、デ
コーダおよび制御器１０４に伝達される。そのブロック
は、乗算の対応する定数を持ってくるように、そして、
時刻Ｔ0 ′−Ｔ5 ′の新しい整流点に対応する補正計数
器１１３−１１８に結果を負荷するように位置を復号す
るロジックを含んでいる。
置信号ＰＯＳ１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ３が発信され、ま
た、これら信号は整流時刻Ｔ0 −Ｔ5 に対応するパルス
列をつくるパルス検出器１０１に入る。位置計数器１０
２は、基準（例えば、Ｔ0 ）から開始する位置を常に計
数する。位置はレジスタ１０３内に記憶され、かつ、デ
コーダおよび制御器１０４に伝達される。そのブロック
は、乗算の対応する定数を持ってくるように、そして、
時刻Ｔ0 ′−Ｔ5 ′の新しい整流点に対応する補正計数
器１１３−１１８に結果を負荷するように位置を復号す
るロジックを含んでいる。
【００３１】パルス列の各パルスはＮ1 ，Ｎ2 ，…Ｎ6
に等しい計数器１０８において刻時パルスの数の計数を
与える。対応する２進数（１６ビット）はレジスタ１０
９に記憶されて、その後、乗算が定数メモリ１１０から
の定数によって実施される乗算器１１１に伝達される。
Ｎ1′に等しいＮ1 の新しい値は、計数器１１３−１１
８に負荷されるように、レジスタ１１２に記憶される。
例えば、計数器１１３において刻時発生器１００から刻
時周波数によって計数することによって、変更された整
流時刻Ｔ0 ′がつくられる。ロジック・ブロック１１９
−１２４において、時間変更制御信号Ａ+ ′，Ａ- ′，
…Ｃ- ′がつくられる。
に等しい計数器１０８において刻時パルスの数の計数を
与える。対応する２進数（１６ビット）はレジスタ１０
９に記憶されて、その後、乗算が定数メモリ１１０から
の定数によって実施される乗算器１１１に伝達される。
Ｎ1′に等しいＮ1 の新しい値は、計数器１１３−１１
８に負荷されるように、レジスタ１１２に記憶される。
例えば、計数器１１３において刻時発生器１００から刻
時周波数によって計数することによって、変更された整
流時刻Ｔ0 ′がつくられる。ロジック・ブロック１１９
−１２４において、時間変更制御信号Ａ+ ′，Ａ- ′，
…Ｃ- ′がつくられる。
【００３２】サンプル時間を完了するために、２つの計
数器１０５，１０６を検出する逆起電力に必要な窓δＴ
が与えられる。これは、各整流時刻点について所定数の
刻時パルスの計数の開始および停止をそれぞれ与える。
計数器１０５，１０６からの信号がフリップ・フロップ
１０７をトリガする。その出力は、制御ロジック１２５
−１３０に接続される。このロジックは、開始順序にお
いて所望のステータ巻線への回転方向の選択、制動命
令、電流の制御のような特定の条件にもとづいて決まる
制御信号Ａ+ ′，Ａ- ′，…Ｃ- ′を制御する入力ＯＣ
Ｓ（他の制御、信号）をさらに有している。
数器１０５，１０６を検出する逆起電力に必要な窓δＴ
が与えられる。これは、各整流時刻点について所定数の
刻時パルスの計数の開始および停止をそれぞれ与える。
計数器１０５，１０６からの信号がフリップ・フロップ
１０７をトリガする。その出力は、制御ロジック１２５
−１３０に接続される。このロジックは、開始順序にお
いて所望のステータ巻線への回転方向の選択、制動命
令、電流の制御のような特定の条件にもとづいて決まる
制御信号Ａ+ ′，Ａ- ′，…Ｃ- ′を制御する入力ＯＣ
Ｓ（他の制御、信号）をさらに有している。
【００３３】図８の（Ｂ）において、時刻Ｔ3 における
計数器１０８は、本実施例において１０MHz を有する基
準発振器１００からパルスの計数を開始する。時刻Ｔ4
において、計数が中断され、結果のＮ1 パルスがレジス
タ１０９にもたらされる。
計数器１０８は、本実施例において１０MHz を有する基
準発振器１００からパルスの計数を開始する。時刻Ｔ4
において、計数が中断され、結果のＮ1 パルスがレジス
タ１０９にもたらされる。
【００３４】本実施例におけるＮ1 パルスに対応する基
準時間Ｔ4 −Ｔ3 ＝ｄＴ4 の変更が係数Ｋ1 による乗算
によって起る。係数Ｋ1 はメモリ１１０内に２進数とし
て記憶され、これにより乗算は時間区分Ｔ5 −Ｔ4 ＝ｄ
Ｔ5中に起る。乗算器１１１における乗算の結果Ｎ1 ′
はレジスタ１１２に記憶される。その内容は、時刻Ｔ5
において計数器１１３において１００から刻時周波数に
よって計数される。計数器１１３において値がゼロにな
ったとき、パルスがＴ0 ″に代って新しい整流点Ｔ0 ′
に対応して得られる（図８の（Ｂ））。Ｋ1 ＞１のと
き、整流時刻は時計方向にずらされ、また、Ｋ1 ＜１の
とき、整流点を反時計方向にずらす。
準時間Ｔ4 −Ｔ3 ＝ｄＴ4 の変更が係数Ｋ1 による乗算
によって起る。係数Ｋ1 はメモリ１１０内に２進数とし
て記憶され、これにより乗算は時間区分Ｔ5 −Ｔ4 ＝ｄ
Ｔ5中に起る。乗算器１１１における乗算の結果Ｎ1 ′
はレジスタ１１２に記憶される。その内容は、時刻Ｔ5
において計数器１１３において１００から刻時周波数に
よって計数される。計数器１１３において値がゼロにな
ったとき、パルスがＴ0 ″に代って新しい整流点Ｔ0 ′
に対応して得られる（図８の（Ｂ））。Ｋ1 ＞１のと
き、整流時刻は時計方向にずらされ、また、Ｋ1 ＜１の
とき、整流点を反時計方向にずらす。
【００３５】対応する方法で変更された時刻Ｔ1 ′−Ｔ
5 ′をさらにつくるために、基準時刻Ｔ5 −Ｔ4 、Ｔ0
−Ｔ5 等が用いられる。基準時刻に対応する２進乗算係
数Ｋ2 −Ｋ6 は、対応する方法でメモリ１０に記憶され
る。
5 ′をさらにつくるために、基準時刻Ｔ5 −Ｔ4 、Ｔ0
−Ｔ5 等が用いられる。基準時刻に対応する２進乗算係
数Ｋ2 −Ｋ6 は、対応する方法でメモリ１０に記憶され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にもとづくインバータからなるモータ駆
動システムの第１実施例の原理的ブロック線図である。
動システムの第１実施例の原理的ブロック線図である。
【図２】第５高調波が除去された本発明にもとづく変更
インバータからなるモータ駆動システムの第２実施例の
原理的ブロック線図である。
インバータからなるモータ駆動システムの第２実施例の
原理的ブロック線図である。
【図３】本発明にもとづくモータ駆動システムの第１お
よび第２実施例に含まれる制御ユニットのブロック線図
である。
よび第２実施例に含まれる制御ユニットのブロック線図
である。
【図４】本発明の第１実施例にもとづくモータ駆動シス
テムに含まれるインバータの概略構成線図（Ａ）とベク
トル線図（Ｂ）である。
テムに含まれるインバータの概略構成線図（Ａ）とベク
トル線図（Ｂ）である。
【図５】本発明にもとづくモータ駆動システムに含まれ
るインバータのタイミング線図である。
るインバータのタイミング線図である。
【図６】６パルス・システム中の制御ユニットからの位
置信号および出力信号を示す。
置信号および出力信号を示す。
【図７】１２パルス・システム中の制御ユニットからの
位置信号および出力信号を示す。
位置信号および出力信号を示す。
【図８】本発明にもとづくインバータとともに用いられ
る２極モータ用整流位置（Ａ）とその変更用タイミング
線図（Ｂ）を示す。
る２極モータ用整流位置（Ａ）とその変更用タイミング
線図（Ｂ）を示す。
【図９】図７にもとづくタイミング線図を実施する回路
の概略構成図である。
の概略構成図である。
１ 三相インバータ ３１，３２，３３ ステータ巻線 ２ 制御ユニット ５ 逆起電力検出器 １０ 制御ユニット ４ 監視ユニット ３ 同期機
Claims (9)
- 【請求項１】 インバータと、永久磁石ロータを有する
多相同期機とからなり、かつ、回転従属論理位置信号を
発生するためにロータ位置検出手段を設けられたＤＣモ
ータ用駆動システムによる方法において、前記ロータ位
置検出手段からの回転従属論理信号（ＰＯＳ１，ＰＯＳ
２，ＰＯＳ３）にもとづく最適関数が用いられ、これに
より整流点が制御ユニットによって個々にそれぞれ移動
されて、前記最適機能において最大駆動シャフト出力動
力がモータ磁石の非対称性ばかりではなくモータ鉄心ま
たは巻線における非対称性によって生ずる欠陷を排除す
るように検出され、かつ、現在の速度、負荷、最大加
速、およびモータ振動等に関してモータ性能を前記機能
によって最適化することを特徴とした方法。 - 【請求項２】 前記インバータの少なくとも１つの位相
出力（Ｒ，Ｓ，Ｔ）が時間（δＴ）中に予め選定された
回転角度で切り離されて、前記ロータの回転によってス
テータ巻線（３１，３２，３３）に発生される電圧の検
出を可能にすることを特徴とした請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 デジタル技術が用いられて整流点を前記
回転従属論理位置信号（ＰＯＳ１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ
３）を参照して意図された角度に個々に移動すること、
第１段階において前記位置信号が時刻の整流基準点に対
応するパルス列（Ｔ0 −Ｔ5 ）をつくるパルス検出器
（１０１）に供給されること、第２段階において前記パ
ルス列の各パルスが計数器（１０８）内で多数の基準刻
時パルス（Ｎ1 ，Ｎ2 ，…Ｎ6 ）の計数を与えること、
第３段階において対応する２進数が定数メモリ（１１
０）からのデジタル定数（Ｋ1 ）を乗ずる乗算器（１１
１）に伝達されるようにレジスタに記憶されることを特
徴とした請求項１または２の記載の方法。 - 【請求項４】 特定数の基準刻時パルス（Ｎ1 パルス）
に対応する２つの隣接した時刻の整流点間の差（例え
ば、Ｔ4 −Ｔ5 ）として成形された基準整流点の加減が
引き続く整流期間中（Ｔ5 −Ｔ4 ＝ｄＴ5 ）に生じ、こ
れにより、前記乗算器（１１１）における乗算の結果Ｎ
1 ′がレジスタ（１１２）に記憶され、その内容が前記
乗算が生じる期間に続く期間（Ｔ5 ）の開始時において
計数器（１１３）の刻時発生器（１００）からの刻時周
波数とともに計数されて、計数器（１１３）のゼロ値の
ときに時間の新しい整流点（Ｔ0 ′）に対応するパルス
が得られることを特徴とした請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記ロータの回転始動がステータ巻線中
の短い第１電流パルスによって行われ、その電流パルス
が任意の磁界を与え、これにより、回転が検出されてい
ない場合に、磁界を発生する第２電流パルスが供給さ
れ、その磁界の方向が第１のものと一致せず、また、回
転が検出された場合に、回転方向を持続するかまたはず
らす、第３電流パルスが供給されて、さらに検出された
回転信号が意図された回転速度に達するように駆動シス
テムを直接的にまたは間接的に制御することを特徴とし
た請求項１から４までの任意の一項記載の方法。 - 【請求項６】 制御ユニット（２）と、インバータ
（１）を制御する監視ユニット（４）とからなり、イン
バータの出力（Ｒ，Ｓ，Ｔ）が位相巻線（３１，３２，
３３）と永久磁石ロータ（３０）を有する同期機（３）
を駆動する１８０°整流角度を有する三相方形波を発信
し、これにより、インバータ（１）がパルス幅変調一定
電圧源（１０）から供給されるモータ駆動システムにお
いて、逆起電力検出回路（５）が供給線（５１，５２，
５３）間で前記同期機（３）および制御ユニット（２）
の入力（ｒ，ｓ，ｔ）に接続され、前記回路（５）がそ
こからの出力信号（ＰＯＳ１，ＰＯＳ２，ＰＯＳ３）に
応答して制御ユニット（２）に発生された時間区分（δ
Ｔ）中にステータ巻線にロータ（３０）によって誘導さ
れる電圧（逆起電力）を検出することを特徴としたモー
タ駆動システム。 - 【請求項７】 前記同期機のステータはインバータ
（１′）から駆動される２組の位相巻線（３１，３２，
３３）および（３１′，３２′，３３′）を有し、該イ
ンバータ（１′）の出力（Ｒ，Ｓ，Ｔ）および（Ｒ′，
Ｓ′，Ｔ′）は前記同期機のステータ（３）に第５およ
び第７高調波を抑制するために電圧波の第１組の第２組
との間に６０°の位相のずれと１８０°の整流角度をも
つ第１および第２三相方形波を発信することを特徴とし
た請求項６記載のモータ駆動システム。 - 【請求項８】 前記制御ユニットは、ロータ（３０）の
速度（９１）および位置（９０）を検出するための手段
を有していて、監視ユニット（４）からタイミング・ロ
ジック（９３）に与えられる開始パルス（駆動モード、
開始）および方向命令（駆動モード、方向）に応答して
回転開始時に情報信号（実際の方向：実際の速度）を監
視ユニット（４）に発信することを特徴とした請求項６
または７記載のモータ駆動システム。 - 【請求項９】 前記制御ユニットは整流時刻（Ｔ0 ，…
Ｔ5 ）をずらすための角度変更ブロック（９４）を有
し、そのブロック（９４）においてパルス検出器（１０
１）から得られた時刻間隔（ｄＴ0 ，…ｄＴ5 ）間で基
準発振器（１００）から刻時パルス（Ｎ1 ，…Ｎ6 ）を
計数する第１計数器（１０８）が含まれており、前記時
刻間隔は逆起電力検出器（５）をかいして検出された引
き続くゼロ交差に対応し、これにより、定数メモリ（１
１０）に記憶された定数で乗じた後に、その結果が第２
計数器（１１３）内の刻時周波数基準発振器（１００）
によって計数され、該第２計数器（１１３）は変更され
た制御信号（Ａ+ ′，…Ｃ- ′）を発生するための論理
ブロック（１１９，…１２４）を作動する変更された時
刻間隔（ｄＴ0 ′，…ｄＴ5 ′）を与えることを特徴と
した請求項６から８までの任意の一項記載のモータ駆動
システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9002419-1 | 1990-07-12 | ||
| SE9002419A SE9002419L (sv) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Omriktare 2 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05103492A true JPH05103492A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=20379993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3193411A Pending JPH05103492A (ja) | 1990-07-12 | 1991-07-08 | モ−タ駆動方法およびシステム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0466672A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05103492A (ja) |
| SE (1) | SE9002419L (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4404243B4 (de) * | 1994-02-10 | 2005-08-25 | Saurer Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Einrichtung zum Betreiben einer Offenend-Rotorspinneinheit mit einzelmotorischem elektrischem Antrieb des Spinnrotors |
| US5631999A (en) * | 1995-09-06 | 1997-05-20 | Seagate Technology Inc. | Adaptive compensation for hard disc drive spindle motor manufacturing tolerances |
| JP6044585B2 (ja) | 2014-05-07 | 2016-12-14 | 株式会社デンソー | 多相交流モータの制御装置 |
| JP6445900B2 (ja) * | 2015-03-06 | 2018-12-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| JP7235588B2 (ja) * | 2019-05-14 | 2023-03-08 | 株式会社Soken | 回転電機の制御装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3268669D1 (en) * | 1981-08-03 | 1986-03-06 | Hitachi Ltd | Apparatus for driving a polyphase brushless motor with a suppressed torque ripple |
| US4525657A (en) * | 1983-03-09 | 1985-06-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Torque ripple compensation circuit for a brushless D.C. motor |
| EP0251785B1 (en) * | 1986-07-01 | 1993-08-04 | Conner Peripherals, Inc. | Electric motor control method and apparatus |
| JP2875529B2 (ja) * | 1987-10-31 | 1999-03-31 | ソニー株式会社 | センサレスブラシレスモータの駆動装置 |
| US4928043A (en) * | 1988-11-14 | 1990-05-22 | Synektron Corporation | Back EMF sampling circuit for phase locked loop motor control |
| EP0536113B1 (de) * | 1989-06-01 | 1995-04-26 | Papst Licensing GmbH | Motor oder lagemelder |
-
1990
- 1990-07-12 SE SE9002419A patent/SE9002419L/ not_active Application Discontinuation
-
1991
- 1991-07-08 JP JP3193411A patent/JPH05103492A/ja active Pending
- 1991-07-11 EP EP91850187A patent/EP0466672A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9002419L (sv) | 1992-01-13 |
| EP0466672A1 (en) | 1992-01-15 |
| SE9002419D0 (sv) | 1990-07-12 |
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