JPH05508297A - デイジタルモータコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ディジタルモータコントローラ （技術分野） 本発明は電動モータのコントローラ、特に直流ブラシレスモータのディジタルモ ータコントローラに関する。

（背景技術） 一般に電動モータへの電力はアナログ制御ループおよび信号を用いてディジタル 処理して制御せしめられ、閉ループ制御および保護が行われている。通常このア ナログシステムは多数の別個の要素で構成されており、コントローラが大型にな って費用が嵩む上信頼性に乏しいものが多かった。

更に従来のモータコントローラは異種のモータに使用できなかった。即ち一般に モータコントローラは特定のモータの設計特性（例えば、抵抗及びインダクタン ス）に相応して構成されており、設計特性はモータにより異なるため、定格電力 も異って、同一のコントローラを異なるモータに対し採用できなかった。

更に従来のモータコントローラはモータ自体の物理的特性を変更できなかった。

例えばモータの連続使用中モータの抵抗およびインダクタンスは変化する。この 変化は動作寿命の多くの反復動作期間中、温度上昇あるいは時間の経過と共に次 第に大になるが、従来のモータコントローラではモータ動作特性内でも変更させ 得ず、動作パラメータを正確に制御してモータを最高効率で動作させることがで きなかった。

また従来のコントローラにあっては、モータのインバータを制御する際にいわゆ るシュートスルー（ｓｈｏｏｔ−ｔｈｒｏｕｇｈ）が問題になる。これを詳述す るに図２に汎用のインバータ１２が示されているが、このインバータ１２には、 ３対のコンプリメンタリスイッチ２４．３０　；　２６．３２　；　２８．３４ が含まれる。適宜に選択したスイッチをオンにすることにより２本の巻線に電源 の電圧が印加される。このとき２４と３０のようなコンプリメンタリスイッチが 同時に導通すると、ショートして電源が損傷最適のスイッチを採用し、非オーバ ラツプタイミング信号を発生させればコンプリメンタリスイッチが同時に導通す ることが防止され得る。しかしながら最適のスイッチではない場合、概してこの 種のスイッチは内部容量を有する複数のトランジスタにより構成されている。一 方のトランジスタが充電し他方のトランジスタが放電したとき、この２個のトラ ンジスタが同時に導通して、シュートスルーが生じることになる。

従来のモータコントローラ構成において上述の問題点に伴って加わる制限は、２ 以上のモータを単一の出力端に物理的に接続して全出力を上昇させたい場合特に 問題になる。この種の構成に採用する従来のコントローラは正確にモータを制御 するために相互に連携することができない問題があった。

（発明の開示） 本発明によれば上述の従来のモータコントローラの欠点が解決され得る。本発明 においてはロータと多数のステータ巻線とを有したブラシレスモータを制御する 装置に検出装置とディジタル信号処理装置とインバータ装置とが具備される。

前記の検出装置により多数のステータ巻線に対するロータの位置が決定される。

またディジタル信号処理装置により、ステータ巻線を選択する検出装置からの出 力信号が処理される。

ディジタル信号処理装置の出力に応動して、インバータ装置はディジタル信号処 理装置により選択された巻線を付勢する。

これに伴いディジタル信号処理装置はモータの整流コマンドを発生する。この整 流コマンドによりディジタル信号処理装置を介してモータ速度、動力出力および ロータ位置が正確に制御され得ることになる。

（図面の簡単な説明） 図１は一般的なディジタルモータコントローラ構成のブロック図、図２は本発明 によるディジタルモータコントローラのブロック図、図３はロータ位置センサに より与えられるアナログ信号の波形図、図４は図３のアナログ信号から検索され た値の包絡線図、図５は変調された整流信号の波形図、図６はディジタル信号プ ロセッサにより実行される中断ルーチンのフローチャート、図７は図６のフロー チャートで得られるディジタル位置信号および整流信号の波形図、図８はロータ 位置センサにより与えられるアナログ信号からディジタル位置信号を誘導するデ ィジタル信号プロセッササブルーチンのフローチャート、図９は整流論理回路の 好適な実施態様のブロック図、図１０は図８の整流論理回路のタイミングを示す 波形図、図１１はモータを時計方向に回転させるための真理値表、図１２はモー タを反時計方向にに回転させるための真理値表、図１３は各ディジタル位置信号 の位置を示す表、図１４は各ディジタル位置信号の状態を示す図、図１５はロー タの時計方向の回転に対する状態遷移を示す図、図１６はロータの反時計方向の 回転に対する状態遷移図、図１７はロータの方向、速度および位置を計算するデ ィジタル信号プロセッササブルーチンのフローチャート、図１８は電流フィード バックを計算するディジタル信号プロセッササブルーチンのフローチャート、図 １９は負の極性を有する電流検出信号を示す波形図、図２０は正の極性を有する 電流検出信号を示す波形図、図２１はフィードバック電流を選択するための表、 図２２および図２３はモータの閉ループ制御するためのディジタル信号プロセッ サプログラムのフローチャートである。

（発明を実施するための最良の形態） 図１を参照するに、ディジタルモータコントローラ１０はモータ１４を付勢する ステータ巻線を選択するための整流コマンドをインバータ１２に対し与えるよう に設けられている。位置センサ１６は位置信号をディジタルモータコントローラ ｌＯに与える。ディジタルモータコントローラｌＯはこれらの信号を処理して整 流コマンドを発生する。ディジタルモータコントローラ１０は処理した信号を用 いてモータ１４の相対的な旋回位置、方向及び速度を決定する。ディジタルモー タコントローラ１０にはデータバス１８からディジタル位置コマンド信号及び導 線２０からアナログ位置コマンド信号がそれぞれ入力されており、これら入力信 号を用いて位置ループおよび速度ループが閉成される。電流センサ２２はモータ １４に送る励磁電流に関するデータを与える。ディジタルモータコントローラ１ ０はこのデータを用いて電流ループを閉成し診断チェックを行う。

次いで図２を参照するに、モータ１４のステータ巻線Ａ、Ｂ。

ＣがＹ結線されている。ディジタルモータコントローラＩＯによりある複数の巻 線を有するモータが制御可能にされることは理解されよう。インバータ１２内に は、３個の上部スイッチ２４．２６．２８及び３個の下部スイッチ３０．３２． ３４が通常の３相　。

インバータ構成をもって接続され、ステータ巻線Ａ、Ｂ、Ｃへの電力が整流され 得る。各スイッチは単一のトランジスタあるいは並列接続された複数のトランジ スタにより構成される。正の動作電位が直流＋リンク３６を介して上部スイッチ ２４．２６．２８の高圧側に与えられ、上部スイッチ２４．２６．２８内体はデ ィジタルモータコントローラ１０からの整流信号Ａ＋、Ｂ＋、Ｃ＋によりそれぞ れ駆動される。一方角の動作電位が直流−リンク３８を介して下部スイッチ３０ ．３２．３４に与えられ、下部スイッチ３０．３２．３４内体はディジタルモー タコントローラｌＯからの整流信号Ａ−１Ｂ−１Ｃ−により駆動される。上部ス イッチ２４の低圧側および下部スイッチ３０の高圧側は巻線Ａに共通に接続され る。同様に、上部スイッチ２６の低圧側および下部スイッチ３２の高圧側は巻線 Ｂに、上部スイッチ２８の低圧側および下部スイッチ３４の高圧側が巻線Ｃに夫 々共通に接続されている。

インバータ１２およびブラシレス直流モータであるモータ１４は当業者には周知 のものである。

モータの駆動動作中、ある特定時間では上部スイッチ２４．２６．２８の内の１ つのみがオンで、下部スイッチ３０．３２．３４の内の１つのみが夫々オンにな る。更に、コンプリメンタリスイッチは同時にオンしないように構成されており 、同時にオンするとシュートスルーが生じることになる。従って電流は直流＋リ ンク３６、オン状態にある上部スイッチ２４．２６．２８のいずれか１つ、ステ ータ巻線Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか２つ、オン状態にある下部スイッチ３０．３２． ３４のいずれか１つ、および直流−リンク３８からなる直列回路を流れる。モー タのロータが異なる回転位置をとるに応じて、ディジタルモータコントローラ１ ０は別の対をなす上部および下部スイッチに対しオンコマンドを送出し、モータ １４のステータ巻線Ａ、Ｂ、Ｃへ供給される動作電流が整流される。

モータ１４内には位置センサ１６が内蔵されており、位置センサ１６はモータ位 置センサ４０．４２．４４からなり、モータ位置センサ４０．４２．４４は夫々 ステータ巻線Ａ、Ｂ、Ｃの近傍に配設されている。モータ位置センサ４０．４２ ．４４は生のデータ位置を示すアナログ位置信号ＡＰＯ３Ａ、　ＡＰＯ３Ｂ、　 ＡＰＯ３Ｃを発生する。

アナログ位置信号ＡＰＯ３Ａ、　ＡＰＯ３Ｂ、　ＡＰＯ５Ｃは搬送信号をモータ 位置（＝：ｚ＋４０．４２．４４へ送り、ロータシャフトが３６０度１こ亙り回 転する応じて変化するレベルに対し振幅変調することにより作成される。従って 信号ＡＰＯ３Ａ、＾ＰＯ３Ｂ、　ＡＰＯ３Ｃはそれぞれモータロータの位置に応 じて位相が１２０度変泣きれ、正弦波で変化する信号となる（図３参照）。搬送 信号の５９　ｋＴＩｚの周波数は各サイクルでの多数の正および負のピーク値を 発生するに十分である。

振幅変調され、正弦波変化する位′ｌ信号ＡＰＯ５Ａ、　ＡＰＯ３Ｂ、＾Ｐ０Ｓ Ｃは防止フィルタ４６．４８．５０に通され、高調波が除去される。防止フィル タ４６．４８．５０の出力は夫々サンプル／ホールド回路５２．５４．５６へ送 られる。導線５８に出力されるタイミング信号により、サンプル／ホールド回路 ５２．５４．５６は同時にアナログ信号ＡＰＯ３Ａ、　ＡＰＯ３Ｂ、　ＡＰＯ３ Ｃをサンプリングする。サンプル／ホールド回路５２．５４．５６により位相が ９０度だけ遅延され、５０　ｋＨｚの搬送信号の開始が遅延される。従ってサン プル／ホールド回路５２．５４．５６はアナログ信号ＡＰＯ３Ａ、、ＡＰＯ３Ｂ 。

ＡＰＯ３Ｃのピーク値を得る。アナログ信号ＡＰＯ３Ａ、　ＡＰＯ３Ｂ、　ＡＰ Ｏ３Ｃからの値の包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３Ｂ、　ＧＰＯ３Ｃは図４に 示される。サンプル／ホールド回路５２．５４．５６によりサンプリングされた 値はマルチプレクサ６０へ入力され、マルチプレクサ６０はこれら信号をシリア ルに出力する。マルチプレクサ６０はまた導線６２から制御信号を入力し、マル チプレクサ６０の出力信号を正しい順列にする。マルチプレクサ６０の出力信号 はバッファ６４へ供給される。バッファ６４の出力はサンプル／ホールド回路６ ６へ供給され、これによりマルチプレクサ６０は新たな入力値をとり、一方アナ ログ／ディジタルコンバータ６８はこれ以前の入力を変換している。サンプル／ ホールド回路６６の出力はアナログ／ディジタルコンバータ６８によりディジタ ル形式の信号に変換される。

包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３Ｂ、　ＧＰＯ３Ｃからサンプリングされたデ ィジタル信号はディジタル信号プロセッサ７０へ送られ、ここで処理されてディ ジタル位置信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃにされる。ディジタル 信号プロセッサ７０としては、アナログデバイス（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉｃｅ ）社から販売されているＡＤＳＰ　２１０Ｘあるいはそれと同等のマイクロプロ セッサを使用できる。このマイクロプロセッサは周知であるので、その構成の詳 細な説明は不要であろう。特定のマイクロプロセッサの選択は当業者に委ねられ る。

ディジタル信号プロセッサ７０のプログラム、スクラッチパッド、表および定゛ 数は電子メモリ７１に記憶されている。プログラムには中断プログラム（図６参 照）、ディジタル位置信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃを取り出す サブルーチン（図８参照）、速度フィードバックを取り出すサブルーチン（図１ ７参照）、電流フィードバックを取り出すサブルーチン（図１８参照）、および ループ制御のためのプログラム（図２２および図２３参照）とが含まれる。

ディジタル位置信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃは夫々データバス ７４．７６．７８を介して整流論理セルフ２へ送られる。更に、ディジタル信号 プロセッサ７０は導線８０ヘモータの回転方向を指示する方向コマンドＤＩＲＣ ＭＤを送る。整流論理セルフ２はこれらの信号を受けたとき、インバータ１２へ ６個の整流信号＾＋、Ｂ＋、Ｃ＋、Ａ−１Ｂ−１Ｃ−を与える。整流論理信号＾ ＋、Ａ−１Ｂ＋、Ｂ−１Ｃ＋、Ｃ−はディンタル信号プロセッサ７０により選択 される、例えば１８　ｋＨｚ信号のような変調信号により変調される。ディジタ ル信号プロセッサ７０はデータバス８２を介し整流論理セルフ２にデユーティサ イクルコマンドＤＣＣＭＤを与える。デユーティサイクルコマンドＤＣＣＭＤに より変調された周波数のパルス幅が偏向されて、モータ速度が制御される。従っ て整流論理セルフ２は１８　ｋｌｌｚ信号のオン時間期間を変え、モータ１４の 速度及び動力出力を減少することにより整流信号＾＋、Ａ−１Ｂ＋、Ｂ−１Ｃ＋ 、Ｃ−を適宜に変調する。例えば１８ｋＨｚ信号のオン期間が１００％から５０ ％〜２０％へ変化することにより、モータ１４は位相Ａのオン時間がほぼ１００ ％の近傍、位相Ｃのオン時間が５０％、位相Ｂのオン時間が２０％で夫々作動さ れる。インバータ１２内においては、これらの整流信号Ａ＋、Ａ−１Ｂ＋、Ｂ− １Ｃ＋、Ｃ−がスイッチ２４．２６．２８．３０．３２．３４に夫々加えられる 。各整流信号は基本的にはこれらの信号に対応するスイッチのオン／オフ信号に なる。上述の如（スイッチ２４．２６．２８．３０．３２．３４により、モータ の位相巻線Ａ、Ｂ、Ｃに対し入出力する正および負の電位電圧が整流される。

電流センサ２２には３つの飽和可能なコアタイプの電流検出素子８４．８６．８ ８が包有され、各電流検出素子８４．８６．８８は基本的には夫々モータ巻線Ａ ＸＢ、Ｃへの電気リード線の周囲に巻かれたインダクタコイルである。５０　ｋ Ｈｚの矩形波励磁電圧が電流検出素子８４．８６．８８に与えられる。巻線Ａ、 Ｂ、Ｃが付勢されるたときこれらの巻線に対応する電流検出素子８４．８６．８ ８が迅速に飽和状態になる。５０　ｋＨｚの励磁電圧により矩形波入力電圧に対 し９０度位相が遅れた矩形波電流出力信号が発生される。３つの電流検出素子８ ４．８６．８８の夫々の矩形波電流出力信号はアナログ電流位相信号ＡＣＵＲ＾ 、ＡＣＵＲＢ、　ＡＣＵＲＣである。アナログ電流位相信号ＡＣＵＲＡ、　ＡＣ ＵＲＢ、　ＡＣＵＲＣは防止フィルタ９０．９２．９４により濾過され、サンプ ル／ホールト回路９６．９８．１００によりサンプリングされる。サンプリング 時間は５０　ｋＨｚ励磁信号の後縁部と同期化される。更にアナログ直流リンク 電流ＡＣＵＲＤＣｈａは防止フィルタ１０２および防止フィルタ１０４へ送られ る。サンプル／ホールト回路９６．９８．１００．１０４の出力はマルチプレク サ６０へ送られ、マルチプレクサ６０は信号を連続的に送出する。アナログ／デ ィジタルコンバータ６８はこれらのサンプリングされたアナログ電流をディジタ ル直流リンク電流ＤＣＩＪＲＤおよびディジタル位相電流ＣＤＣＵＲＡ。

ＤＣｔｌＲＢ、　ＤＣＩＩＲＣに変換し、これらの電流の値の大きさは対応する 巻線Ａ、Ｂ、Ｃへの入力電力に応じて変化する。

基準電流Ｃ［Ｉｌｉ！ＡＲＥＦ％ＣＵＲＢＲＥＦＳＣＵＲＣＲＥＦは夫々電流検 出素子８４．８６．８８の中央タップから取り出される。これら基準電流は各々 ３つの比較器１０６．１０８．１１０に入力される。比較器１０６．１０８．１ １０にはまた電圧基準信号（１Ｎ？ＥＦ）も入力されている。比較器１０６．１ ０８．１１０は夫々基準電流ＣＩＩＲＡＲＥＦ、　ＣＵＲＢＲＥＦ、　ＣＵＲＣ ＲＥＦを電圧基準信号ＶＲＥＦと比較し、その出力をバッファ１１２へ送る。デ ィジタル信号プロセッサ７０の制御下では、バッファ１１２は基準電流の値にさ れる。基準電流の値はバッファ１１２からディジタル信号プロセッサ７０へ送ら れ、電流回路に送られる１、またこれらの電流は検査に適宜使用され得る。

入出力コントローラ（図示せず）が付設される場合、ディジタルモータコントロ ーラ１０は航空機あるいは宇宙船のような外部機構内に一体化され得る。入出力 コントローラはディジタルモータコントローラＩＯと外部電子製雪との間のイン ターフェースとしても動作し得る。また入出力コントローラには入力コマンドが 入出力され、ディジタルモータコントローラｌＯの状態をモニタされ、ビルトイ ンテストループが組み込まれ、温度および電源電圧が測定される。

更にディジタルモータコントローラｌＯの機能は以下の素子、即ちディジタルモ ータコントローラ１０に対し質関し装置が故障な（健全であることを保証するワ ッチドッグタイマ、ディジタルモータコントローラＩＯへの位置コマンドＰＯ３ ＣＭＤの入力時間と故障時の停止時間とを通知する中断タイマ、および外部に製 雪の停止理由（例えば過電流）を通知する書き込み個別ラッチ回路を付加するこ とにより向上され得る。ディジタルモータコントローラｌＯにはまた単一のクロ ック信号を多数の低周波数クロック信号に分ける周波数分割器も具備させ得る。

従って単一のクロック発生器および周波数分割器を介して異なったタイミング信 号がディジタルモータコントローラｌＯに供給され得る。

次いで図６を参照するに、中断ルーチンのフローチャートが示される。中断フロ ーチャートはディジタル信号プロセッサ７０を介して２０マイクロ秒毎にモジュ ール３００で入力され、ディジタル信号プロセッサ７０はモジュール３０２でモ ータ方向を復号するサブルーチンを実行する。このサブルーチンによりディジタ ル位置信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃが発生される。

従ってディジタル位置信号は秒当たりｓｏ、　ｏｏｏ回更新されることになる。

このサブルーチンの詳細は図７および図８に沿って説明する。

中断ルーチンにより２０秒マイクロ毎に増分され（モジュール３０４）、１００ マイクロ秒毎にリセットされる（モジュール３１６）内部カウンタＣＵＩ？　Ｃ ＮＴが作動される。カウンタＣＵＲＣＮＴは１．３および４に等しいとき（モジ ュール３１０）、ディジタル信号プロセッサ７０は中断ルーチンを出る（モジュ ール３１２）。

カウンタＣ１ｌ！ｊｃＮＴが２に等しい場合（モジュール３０６）　、ディジタ ル信号プロセッサ７０は速度フィードバックを復号する（モジュール３０８）。

ここでディジタル信号プロセッサ７０はディジタル位置信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰ ＯＳＢ、　ＤＰＯＳＣを使用して速度フィードバック信号を決定する。従って速 度フィードバック信号によって秒当たりディジタルモータコントローラが１０． ０００回更新される。速度フィードバック信号の詳細は図１３〜図１７に沿って 説明する。

カウンタＣＵＩｊＣＮＴが５に等しい場合（モジュール３１０）　、ディジタル 信号プロセッサ７０は電流フィードバック信号（モジュール３１４）を発生する 。電流フィードバック信号はディジタル位置信号ＤＰＯ３ＡＳＤＰＯ３Ｂ、　Ｄ ＰＯＳＣ，基単電流ＣＵＲＡＲＥＦ、　ＣＩＪＲＢ［ｌＥＦ、　ＣＵＲＣＲＥＦ およびディジタル位相電流ＤＣＵＲＡ、　ＤＣＩＩＲＢ、　ＤＣＵＲＣにより決 定される。従って電流およびフィードバック信号は秒当たり１０．０００回更新 されることになる。電流フィードバック信号の詳細は図１８〜図２１に沿って説 明する。

図７はディジタル信号プロセッサ７０が包括線信号ＧＰＯ３＾、ＧＰＯ３Ｃ，Ｇ ＰＯ３Ｂからのサンプルを処理する構成の説明図である。

この処理の理解を容易にするため、包括線信号にＰＯ８Ａ、　ＧＰＯ３Ｃ１ＧＰ Ｏ３Ｂは図７８に１示される。位置センサのディジタル信号は包括線信号からサ ンプル値が次の包括線信号からのサンプル値より犬である場合ハイレベルになる 。このように各ディジタル信号はロータの対応する巻線およびこれに隣接する巻 線に対し近いことを示す。図７ｂは比較して得られたディジタル信号ＤＰＯ３Ａ 、　ＤＰＯＳＢ、　ＤＰＯＳＣを示す。

更に図８は包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３Ｃ，ＧＰＯ３Ｂからのサンプル値 を処理するディジタル信号プロセッサ７ｏのルーチンのフローチャートである。

先ずディジタル信号プロセッサ７ｏはロータの位置に関するデータを得る（モジ ュール４００）。ディジタル信号プロセッサ７０は導線５８にタイミング信号を 送り、この信号によってサンプル／ホールド回路５２．５４．５６が位置センサ ２０から与えられルアナログ位置信号ＡＰＯ３Ａ、ＡＰＯ３Ｂ、　ＡＰＯ３Ｃを サンプリングする。その後、ディジタル信号プロセッサ７゜は導線６２を介して マルチプレクサ６ｏへ制御信号を送り、この制御信号によりマルチプレクサ６ｏ が包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３Ｃ１ＧＰＯ３Ｂからのサンプル値を出力す る。ディジタル信号プロセッサ７０はアナログ／ディジタルコンバータ６８の出 力を読み取る。

ディジタル位置信号ＤＰＯ３Ａは包括線信号ＧＰＯ３Ａからのサンプル値を包括 線信号ＧＰＯ５Ｃからのサンプル値を比較することにより決定される（モジュー ル４ｏ２）。包括線信号ＧＰＯ３Ａのサンプル値が包括線信号ＧＰＯ３Ｃのサン プル値より大である場合、デユーティサイクルＤＰＯ３Ａはハイにセットされる （モジュール４０４）。包括線信号ＧＰＯ３Ａからのサンプル値が包括線信号Ｇ ＰＯ３Ｃのサンプル値より小さいとき、ディジタル位置信号ＤＰＯ３Ａがローに セットされる（モジュール４０６）。同様にディジタル位置信号ＤＰＯ３Ｃは包 括線信号ＧＰＯ３ＣＮ　Ｏサンプル値を包括線信号ＧＰＯ３Ｂと比較することに より決定され（モジュール４０８）　、包括線信号ＧＰＯ３Ｃが包括線信号ＧＰ Ｏ３Ｂより大であるときハイに（モジュール４１０）　、包括線信号ＧＰＯ３Ｂ が包括線信号ＧＰＯ３Ｃより小であるときローにセットされる（モジュール４１ ２）。最終的に、ディジタル位置信号ＤＰＯ３Ｂは包括線信号ＧＰＯ３Ｂを包括 線信号ＧＰＯ３Ａと比較することにより決定され（モジュール４１４）、包括線 信号ＧＰＯ３Ｂが包括線信号ＧＰＯ３Ａより大であるときディジタル信号ＤＰＯ ３Ｂがハイにセットされ（モジュール４１６）　、包括線信号ＧＰＯ３＾が包括 線信号ＧＰＯ３Ｂより大であるときはディジタル信号ＤＰＯ３Ｂがローにセット される（モジュール４１８）。これらのディジタル位置信号ＤＰＯ３人、ＤＰＯ ＳＢ、　ＤＰＯＳＣ（図６ｂ参照）はディジタル信号プロセッサ７０で使用され て、ロータ位置および実際のモータの回転方向が決定され、電流フィードバック が与えられて位置センサの故障が表される。整流論理セルフ２はディジタル位置 信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯＳＢ、　ＤＰＯＳＣを利用して整流コマンドをインバ ータ１２に与える。

さて図９を参照するに、整流論理セルフ２の好適な実施態様が示される。ディジ タル信号プロセッサ７０は８ビット周波数コマンドをデータバス８２に出力し、 第１のラッチ回路１１４のビットＤＯ−Ｄ７をセットする第１のタロツク信号Ｗ Ｒ−ＰＷＭ　−ＦＲＥＱを得ることにより変調周波数をプログラミングする。第 １のラッチ回路１１４の内容は自在に実行する第１のカウンタ１１６にロードさ れる。第１のカウンタ１１６がその最終カウント値に達するキャリアウド（ｃａ ｒｒｙ　ｏｕｔ）がハイになり、第１のラッチ回路１１４の内容が平行に加えら れる。第１のカウンタ１１６のキャリアウドは次の１２　ＭＨｚパルスでローに なる。延いてはパルスがキャリアウドに与えられる。第１のラッチ回路１１４の 値が増加するに応じ、第１のカウンタのキャリアウド上のパルス周波数が増加す る、即ち最終カウント値に早期に達する（図１０ａ参照）。このように、第１の カウンタ１１６のキャリアウドはディジタル信号プロセッサ７ｏにより選択され た変調周波数を有した信号ＰｆｌＪ　−ＦＲＥＱを与える。

デユーティサイクルコマンドＤＣＣＭＤのビットＤｏ−Ｄｌｌにはデユーティサ イクルの期間が含まれる。デユーティサイクルコマンドＤＣＣＭＤがデータバス ８２に看かれると、ディジタル信号プロセッサ７０は第２のクロック信号ｆＲ− ＰＷＭ−ＤＣを確保し、これにより第２のラッチ回路１１８ビットＤＯ−Ｄ７お よび第３のラッチ回路１２０のビットＤ８〜Ｄｌｌがセットされる。平行負荷状 態にする場合、第２のカウンタ１２２が最終カウント値までカウントアツプして 、そのキャリアウドにパルスを与える。パルスがパラレルロードでハイになり最 終カウント値に達するとローになる（図１０ｂ参照）。第２のカウンタ１２２の キャリアウドはデユーティサイクルＤＣを与える。

ディジタル信号プロセッサ７ｏはデユーティサイクルＤＣのパルス幅を調整して シュートスルーの発生を確実に防止する。

インバータ１２内の選択されたトランジスタ（スイッチ）の最初のオン時間は期 間ＥＰＳだけ減少される。期間ＥＰＳは短いオフ時間であり、この間インバータ １２のコンプリメンタリトランジスタのベースの電荷が除去される。従って、選 択されたトランジスタはそのコンプリメンタリトランジスタが放電する時間にな るまでオンされない。期間ＥＰＳはトランジスタに流れる電流に左右される。電 流が増大するほどコンプリメンタリトランジスタからベースの電荷を除去する時 間が長く必要となる。オン時間を低減するため、期間ＥＰＳの値を含むデユーテ ィサイクルコマンドＤＣＣＭＤのビットＤ１２〜Ｄ１５が第３のラッチ回路１２ ０に供給される。第３のカウンタ１２４が動作して最終カウント値までカウント アツプし、次に平行負荷状態になるまで停止する。カウントイネーブルＣＥを用 いて第３のカウンタ１２４が停止される。第３のカウンタ１２４は期間ＥＰＳに 等しい期間パルスを与える（図１０ｃ参照）。このパルスは各デユーティサイク ルＤＣの先縁部に一致する。

パルス幅変調される周波数は５．９にＨｚから１．５ＭＨｚにわたる。

パルス幅変調された周波数の分解能は８３ナノ秒である。パルス幅変調された周 波数が１８にＨｚにセットされ第１のカウンタ１１６が１２ＫＨｚでクロックさ れる場合、デユーティサイクルは０〜１００％の間を変化し、分解能は０．１５ ％となる。期間ＥＰＳは０．３３マイクロ秒から５．２マイクロ秒へ調整され、 分解能は８３ナノ秒となる。

第１および第２のクロック信号は同期されないので、ディジタル信号プロセッサ ７０が第２および第３のラッチ回路１１８．１２２に書き込むことを防止するた めダブルバッファが必要になり、一方策２および第３のラッチ回路１１８．１２ ０は夫々の第２のカウンタ１２２．１２４に負荷が加えられるよう動作する。第 ３のラッチ回路１２６は第１のラッチ回路１１８と第２のカウンタ１２２との間 に配され、第４のラッチ回路１２８は第２のラッチ回路１２０と第３のカウンタ １２４との間に配設されている。第３および第４のラッチ回路１２６．１２８は 通常、平行負荷状態にされている第２および第３のカウンタ１２２．１２４の直 前にダブルバッファ論理回路１３０を介してクロックされる。一方、ディジタル 信号プロセッサ７０により第１および第２のラッチ回路１１８．１２０が同時に 更新される場合、第３および第４のラッチ回路１２６．１２８のクロック動作が 次に平行負荷状態になるまでスキップされる。ダブルバッファリング自体は当業 者には周知である。

デユーティサイクルＤＣおよび期間ＥＰＳが駆動／制動論理回路１３２へ供給さ れる。駆動／制動論理回路１３２はデユーティサイクルＤＣから期間ＥＰＳを除 去する（図１０ｄ参照）。これによりデユーティサイクルＤＣは期間ＥＰＳがハ イになる都度、ローになる。デユーティサイクルＤＣが駆動／制動論理回路１３ ２の第１の出力に与えられる。この信号を用いてモータ１４が駆動される（即ち モータ１４に電力が与えられる）。駆動／制動論理回路１３２は更にモータ１４ を制動するための（即ちモータ１４への電力を除去するための）反転デユーティ サイクルＤＣＩＮＶを与える。デユーティサイクルＤＣがローになり、出力期間 ＥＰＳがローになる毎に信号ＤＣＩＮＶがハイになる（図１０ｅ参照）。従って 反転デユーティサイクルＤＣＩ　ＮＶの幅もデユーティサイクルコマンドＤＣＣ ＩＩＩＤにより制御される。駆動／制動論理回路１３２は当業者には容易に実現 可能であろう。

デユーティサイクルＤＣおよび反転デユーティサイクルＤＣＩＮＶがプログラム アブル論理アレイ１３４の夫々の入力部へ供給される。ディジタル位置信号ＤＰ Ｏ３Ａ、　ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃおよび回転方向コマンドＤＩＲＣＭＤもプ ログラムアブル論理アレイ１３４の夫々の入力部に供給される。プログラムアブ ル論理アレイ１３４により図１１および図１２に示す真理値表が実現されること １こなる。

図１１の真理値表はモータ１４の時計方向の回転に相応する。

ここで回転方向コマンドＤ　Ｉ　ＲＣＭＤは常にノ１イである。デユーティサイ クルＤＣおよび反転デユーティサイクルＤＣＩＮＶが同じ値を有するとき、イン バータ１２内の全てのスイッチ２４．２６．２８．３０．３２．３４はオフにさ れる。ここで全ての３個の信号ＤＰＯ３Ａ、ＤＰＯ３Ｃ，ＤＰＯ３Ｂが同時に／ ）イにはならず（ステート７）、同時にローにもならない（ステート０）。これ らの信号が同時１こハイあるいはローになれば位置センサの故障を示す信号ＰＳ Ｆがハイになる。従って位置センサ１６が故障するとディジタルモータコントロ ーラ１０はエラーフラッグを付与する。

デユーティサイクルＤＣが／Ｘイになり反転デユーティサイクルＤＣＩＮＶがロ ーになる毎にモータ１４が時計方向に駆動される。

信号叶Ｏ８Ｃのみがノ１イになるときは、整流信号Ｃ＋、Ｂ−がノ１イになる（ ステート１）。信号ＤＰＯ３Ｂのみが／Ｘイになるとき（よ、整流信号Ｂ＋、Ａ −がハイになる（ステート２）。信号ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰ　Ｏ８Ｃがハイになる と、整流信号Ｃ＋、Ａ−が１１イになる（ステート３）。信号ＤＰＯ３Ａのみが ／＼イになると、整流信号Ａ＋、Ｃ−カ（ハイになる（ステート４）。信号ＤＰ Ｏ３Ｃ，ＤＰＯ３Ａ力（／１イ１こなると整流信号Ａ＋、Ｂ−が）＼イになる（ ステート５）。信号ＤＰＯ３Ｂ、ＤＰＯ３Ａがハイになると、整流信号Ｂ＋、Ｃ −が７１１になる（ステート６）。時計方向の駆動に寄与する１組の入力および 応する整流信号Ａ＋、＾−１Ｂ＋、Ｂ−１Ｃ＋、Ｃ−が図６ｂおよび図６０に示 される。

デユーティサイクルＤＣがローになり反転デユーティサイクルＤＣＩＮＶがハイ になる都度にモータが制動される。この制動に伴いモータ１４から発生される逆 起電力が電源内に逆向きに流れる。信号ＤＰＯ３Ｃのみがハイになると、整流信 号Ｃ−１Ｂ−がハイになる（ステート１）。信号ＤＰＯ３Ｂのみがハイになると 、整流信号Ｂ−１Ａ−がハイになる（ステート２）。信号ＤＰＯ３ＢＳＤＰＯ３ Ｃがハイになると、整流信号Ｃ−１Ａ−がハイになる（ステート３）。信号ＤＰ Ｏ３Ａのみがハイになると、整流信号Ａ−１Ｃ−がハイになる（ステート４）。

信号ＤＰＯ３Ｃ，ＤＰＯ３Ａがハイになると、整流信号へ−１Ｂ−がハイになる （ステート５）。信号ＤＰＯ３Ｂ。

ＤＰＯ３Ａがハイになると、整流信号Ｂ−１Ｃ−がハイになる（ステート６）。

従ってディジタルモータコントローラＩＯにより逆起電力で生じる電流が制御さ れる。

逆起電力が極めてハイになると電源が損傷されるため、ある場合は逆起電力が電 源内に流れることは好ましくない。従ってこの逆起電力を除去するため負荷抵抗 ＲＬが設けられる。

負荷抵抗ＲＬは直流＋リンク３６とトランジスタＴのコレクタとの間に接続され 、トランジ支りＴのエミッタは直流−リンク３８に接続される（図３参照）。ト ランジスタＴの定格電力はインバータ１２内のトランジスタの定格電力と同一で ある。直流リンク電圧がトランジスタの定格電力を越えると、ディジタル信号プ ロセッサ７０によりトランジスタＴが導通する。これに伴い直流＋リンク３６の 電圧はディジタル化されてディジタル信号プロセッサ７０へ供給される。直流リ ンク電圧がトランジスタの定格電力（例えば３００　ＶＤＣ）より大になると、 ディジタル信号プロセッサ７０は信号をトランジスタＴ（このトランジスタを介 し直流＋リンク３６と直流−リンク３８との間に負荷抵抗ＲＬが接続される）の ベースに送る。この結果、負荷抵抗を通して逆起電力が消費される。

図１２に示す真理値表はモータ１４の反時計方向の回転に相応する。第１及び第 ４の組の入力では電力がモータ１４に供給されない。第２の組の入力でモータ１ ４が反時計方向に駆動される。第３の組の入力でモータが反時計方向に回転する 場合モータ１４が制動される。

さて図１３〜図１６を参照するに、ディジタル信号プロセッサ７０はディジタル 位置信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯ３ＢＳＤＰＯ３Ｃからモータの位置、速度および 回転方向を決定する。上述したように１サイクル（即ち３６０度の電気的回転） 内では、３個のディジタル信号ＤＰＯ３Ａ、　ＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃに６個 のステート（即ち位置）が存在する。これら６個の活性位置をＳｌ、　Ｓ２、Ｓ ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６で示しである。図１３および図１４から各ステートがディ ジタル信号ＤＰＯ３ＡＳＤＰＯ３Ｂ、　ＤＰＯ３Ｃのバイナリ値を表しているこ とは理解されよう。表には更に位置センサ故障ＰＳＦを示す２個のエラー位置５ Ｏ１Ｓ７が含まれる。６個の位ｆｆｉ　Ｓｌ　−３６は夫々６０度毎のモータロ ータ位置を示す。従って現在のステートを決定したときモータの回転が大まかに 示され得る。零位置（即ち０度）は選択された変移点、例えばＳ３〜ｓ１変移点 で指定できる。この指定された零位置に対し変移点５ｌ−３５は６０度で生じる 。同様に８５〜Ｓ４は１２０度で生じ、８４〜Ｓ６は１８０度で生じ、８６〜Ｓ ２は２４０度で生じ、３２〜Ｓ３は３００度で生じ、８３〜ｓ１ハ３６０度（零 位置）で生じる。従って位置ステートＳｌ　−Ｓ５−　ｓ４−　Ｓ６−　Ｓ２− 　Ｓ３−　Ｓｌあるいはその一部の順序は時計方向の回転を示すことになる（図 １５参照）。逆Ｊ、：５ｌ−３３−３２−３６−３４−Ｓ５−８１あるいはその 一部の順序は反時計方向の回転を示すことになる（図１６参照）。特に位置ステ ート間のただ１つの変移によりモータ１４の回転方向を決定することに留意が必 要である。

図１７を参照するに、ロータの回転方向、速度および位ｌを決定するディジタル 信号プロセッササブルーチンのフローチャートが示される。位置ステー）Ｓｌ− ３６を追跡することにより、モータ１４の大まかな位置が常に報知される（モジ ュール５０２）。ディジタル信号プロセッサ７０は位置ステート５ｌ−３Ｓの変 化を調べ、モータ回転の方向を決定する（モジュール５ｏ４）。

次にディジタル信号プロセッサ７０は包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３Ｂ。

ＧＰＯ３Ｃの傾きおよび値を調ベモータ１４の瞬間的な速度および正確な位置を それぞれ決定する。上述の如（包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３Ｂ、　ＧＰＯ ３Ｃハフ　す。グ位置信号ＡＰＯ３Ａ、　ＡＰＯ３ＢＳＡＰＯ３Ｃからサンプリ ングされた一連のサンプル値からなる。ディジタル信号プロセッサ７０は非零傾 きを有する包括線信号からサンプル値を取る（モジュール５０６）。位置ステー トにおいては速度が包括線信号ＧＰＯ３Ｂの傾きで決定される。残余の包括線信 号および対応するステートが下表１に示される。包括線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰ Ｏ３Ｂ、　ＧＰＯ３Ｃの夫々の傾きは、連続するサンプル値間の差をサンプリン グ時間で割ることにより得られる値として計算される（モジュール５０８）。サ ンプリング時間が零に近づくに応じ、傾きは瞬間速度に近づく。選択された包括 線信号ＧＰＯ３Ａ、　ＧＰＯ３ＡＢ、あるいはＧＰＯ３Ｃの傾きが負であれば符 号が反転され、速度は常に正の値を有する。瞬間速度は速度フィードバック信号 として使用できる。

表１ 位置ステート モータ速度 ＳＩ　ＧＰＯ３Ｂ ３２　ＧＰＯ３Ｃ ３３−ＧＰＯ３Ａ ３４　ＧＰＯ３Ａ Ｓ５　−　ＧＰＯ３Ｃ ３６−ＧＰＯ３Ｂ 次いでモータ１４の瞬間速度が積分されてモータ１４の正確な（即ち正確な旋回 ）位置が決定される（モジュール５１０）。

このとき瞬間位置は大まかな位ｌと正確な位ｌとを組み合わせて決定されること になる（モジュール５１２）。この手順の一例が図示される。モータ１４が位置 ステートＳ５から位置ステートＳｌへ作動すると、ディジタル信号プロセッサ７ ０は回転方向が反時計方向であることを検出できる。選択した包括線信号ＧＰＯ ３Ｂの傾きを決定すると、正確な回転速度、例えば秒当たり１０００回転（ＲＰ Ｓ）すなわち秒当たり３６０．０００度が得られる。

位置ステートの好適な時間、例えばＳ５から８１への切替後５６マイクロ秒で傾 きが所望の時間にわたり積分される。この積分はロータがステートＳ５から一２ ０度回転したことを示す。大まかな位置（６０度）と正確な位置（−２０度）と を加算することにより、零点からの正確な位置（４０度）が得られる。ディジタ ル信号プロセッサ７０はこの計算を連続的に実行し、変化する速度を更新してモ ータ１４の正確な位置を再び計算する。従ってディジタル信号プロセッサ７ｏに よりモータロータの正確な回転位置を連続的に検出できる。正確な旋回位置は位 置フィードバック信号として使用される。

次に図１８を参照するに、電流フィードバックを決定するためのディジタル信号 プロセッサのサブルーチンが示される。

ディジタル信号プロセッサ７０はバッファ１１２から基準電流ｃＵＲＡＲＥＦ、 　ＣＵＲＢＲＥＦ、制ＲＣＲＥＦをサンプリングし読み取る（モジュール６０２ ）。次にディジタル信号プロセッサ７ｏは導線６２を介してマルチプレクサ６０ へ制御信号を送り、アナログ／ディジタルコンバータ６８からディジタル位相電 流ＤＣＵＲＡ、　ＤＣＵＲＢ、　ＤＣＵＲＣを読み取る（モジュール６０４）。

ディジタル位相電流ＤＣＵＲＡ。

ＤＣＬＩＲＢ、　ＤＣＵＲＣはこれらに対応する位相巻線Ａ、Ｂ、Ｃを付勢する 電流の極性を表してはいない。従ってディジタル信号プロセッサ７０は各ディジ タル電流ＤＣＵＲＡ、　ＤＣＵＲＢ％ＤＣＵＲＣの極性を決定する必要がある。

サンプル／ホールド回路９６．９８．１００は同期化され、５０ｋＨｚの励磁信 号の後縁部でアナログ電流ＡＣＵＲＡ、＾ＣＵＲＢ、　ＡＣＩＪＲＣをサンプリ ングするので、基準電流がハイになったとき位相電流の極性が正になる（図１９ 参照）。ディジタル信号プロセッサ７０は各ディジタル電流を対応する基準電流 と比較する。基準電流がローでディジタル電流がハイのときは（モジュール６０ ６）、ディジタル信号プロセッサ７０は正の値をディジタル電流に対し割り当て る（モジュール６０８）。

基準電流およびディジタル電流が共にハイのときには（モジュール６１０）、デ ィジタル信号プロセッサ７０は負の値をディジタル電流に割り当てる（モジュー ル６１２）。

電流の極性が判明すると、ディジタル信号プロセッサ７０はモータの不平衡を検 出できる。モータの不平衡は巻線Ａ、Ｂ、Ｃのインピーダンスに影響を及ぼす温 度変化によって引き起こされる。この不平衡はまた巻線Ａ、Ｂ、Ｃが部品装荷用 のシャーシに対しショートされるときにも生じる。モータの不平衡を検出するた め、ディジタル信号プロセッサ７０は電流の合計を算出する（モジュール６１４ ）。合計値がほぼ零に等しくならない場合（モジュール６１６）、ディジタル信 号プロセッサ７０はモータが不平衡であることを示すエラーフラッグを設定する （モジュール６１８）。

最終的にディジタル信号プロセッサ７０はディジタル位置信号ＤＰＯ３Ｂ、　Ｄ ＰＯ３Ｃ，ＤＰＯ３ＰＳＡを用いて基準電流ＤＣＵＲ人、ＤＣＵＲＢ。

ＤＣＵ［？Ｃを選択し、この選択した信号はフィードバック電流として使用され る（モジュール６２０）。この選択は図２１に示す表に従って行われる。例えば 位置ステートＳｌが時計方向回転に対し検出されると、巻線Ａ、Ｃは整流信号Ａ ＋、Ｃ−によりそれぞれ付勢される。従って、ディジタル信号プロセッサ７０は 巻線Ｃから出る電流および直流−リンク３８に流入する電流を点検する。巻、４ １［Ｃに対する基準電流ＣＵＲ（ＪＥＦがハイのとき、ディジタル信号プロセッ サ７０はディジタル電流ＤＣＵＲＣの正の絶対値をフィードバック電流として選 択する。正の極性は電流ＡＣＩＩＲＣが正の方向に流れていることを示す。一方 基準電流ＣＤＲＣＲＥＦがローであるとき、ディジタル信号プロセッサ７Ｇはデ ィジタル電流ＤＣＵＲＣの負の絶対値を選択する。負の極性は電流ＡＣＵＲＣが 負の方向に流れていることを示す。

図２２および図２３を参照するに、モータ１４の閉ループ制御を行うディジタル 信号プロセッサプログラムのフローチャートが示される。ディジタルモータコン トローラ１０がオンにされると、ディジタル信号プロセッサ７０は電子メモリ７ １からこのプログラムを受け実行を開始する（モジュール７００）。ディジタル 信号プロセッサ７０により２０秒毎に発生する中断が不可能ににされる（モジュ ール７０２）。各中断中ディジタル信号プロセッサ７０は中断ルーチンをベクト ル化する（図６参照）。これを行わないときはディジタル信号プロセッサ７０は ディジタル位置信号ＰＯ３ＣＭＤを読み取り、電流、速度および位ｌループを付 与する。一方これらのループのいずれか１つはバイアスできることが理解されよ う。例えば位置ループは回転方向および速度の外部コマンドを供給することによ りバイアスできる。ディジタル信号プロセッサ７０は速度コマンドを直接速度ル ープに、また回転方向コマンドを直接整流論理セルフ２へ夫々供給する。あるい は位置ループおよび速度ループは電流コマンドおよび回転方向コマンドを直接デ ィジタル信号プロセッサ７０へ供給することによりバイアスできる。ディジタル 信号プロセッサ７０は電流コマンドを直接電流ループへ回転方向コマンドを直接 整流論理セルフ２へ供給できよう。

ディジタル信号プロセッサ７０はデータバス１８からディジタル位置コマンドＰ Ｏ３ＣＭＤを読み取る（モジュール７０４）。ディジタル位置コマンドＰＯ３Ｃ ＭＤは例えば３６０，０００の最大値を有することができる。従って値Ｏは零ロ ータ位置であり、値１は零位置からの回転角の十分の−に相当する。これらの値 は単に本発明により許容される精度を示すためのものである。またアナログ位置 コマンドがディジタルモータコントローラ１０へ供給され得る。ディジタルモー タコントローラ１０はアナログコマンドを単にディジタル信号に変換するだけで ある。更にこれらのアナログ信号は別の実施態様として位ｌセンサ１６．２０に より与えられる信号として使用され得る。ディジタル信号プロセッサ７０は最大 値と最小値の間に位置コマンドＰＯ３ＣＭＤを制限するようプログラムされ得る 。例えばディジタルモータコントローラｌＯが０度で閉鎖され、９０度で開放さ れるような弁の動作を制御するとき、ディジタル信号プロセッサ７０は０と９０ 度の間に最小値および最大値で夫々制限動作する。このとき最大値および最小値 は電子メモリ７１に記憶されることは理解されよう。

位置フィードバックが中断ルーチンにより得られるとき（モジュール７０６）、 ディジタル信号プロセッサ７０は位置ループを閉じる。モジュール７０８におい てディジタル信号プロセッサ７０は位置フィードバックと位置コマンドＰＯ３Ｃ ＭＤの差を取り、回転位置およびロータが回転すべき位置を示す位置エラー信号 を送出する。位置エラー信号の極性が整流論理セルフ２へ回転方向コマンドＤＩ ＲＣＭＤとして供給される。位置エラー信号は調整され、零出力ステートに近い 非論理的な導関数が除去される。次に位置エラー信号は速度コマンドに変換され る。例えば速度は位置エラー信号に対し正比例するよう構成できよう。モジュー ル７１０〜７１６では、速度コマンドは最大値ＵＰ−Ｌ　Ｉ　Ｍと最小値ＬＯｊ ＬＩ輩との間に制限されて、過速度によるモータ１４および駆動部品の損傷が防 止される。

速度フィードバックが中断ルーチンにより得られ、速度コマンドが位ｌルーズに より与えられる（モジュール７１８）と、ディジタル信号プロセッサ７０は速度 ループを閉じる。ディジタル信号プロセッサ７０は速度コマンドと速度フィード バック信号との差を取り調整されて、電流コマンドへ変換される速度エラー信号 を送出する（モジュール７２０）。電流コマンドは最大値ｊＵＰユＩＭと最小値 Ｉ−ＬＯｊＬＩＭとの間に制限されて、モータの過電流あるいは過小電流が防止 される（モジュール７２２〜７２８）。

電流フィードバックが中断ルーチンにより得られ電流が速度ルーチンにより得ら れる（モジュール７３０）と、ディジタル信号プロセッサ７０は電流ループを閉 じる。ディジタル信号プロセッサ７０は電流コマンドと電流フィードバックとの 差を取り調整されて、命令されたデユーティサイクルＶＯＵＴに変換される電流 エラー信号を誘導する（モジュール７３２）。命令されたデユーティサイクルＶ ＯＵＴは最小値１１ＰＰＥＲユＩＭＩＴと最小値ＬＯＷＥＲＬＩＭＩＴとにより 制限される（モジュール７３４〜７４０）。ディジタル信号プロセッサ７０も期 間ＥＰＳを調整して補助スイッチが同時にオンされることを防止する（モジュー ル７４２）。温度変化により巻線Ａ、Ｂ、Ｃを流れる電流が影響を受ける。直流 リンク電流ＤＣＵＲＤＣおよび電流フィードバックが増大すると、インバータ１ ２内のトランジスタは放電時間が長くなる。従ってディジタル信号プロセッサ７ ０は期間ＥＰＳを長くし、トランジスタは補助トランジスタがオンされる前に放 電される。期間ＥＰＳを自動的に長くすることにより、ディジタル信号プロセッ サ７０はシュートスルーの発生を防止し得る。次に必要ならばディジタル信号プ ロセッサ７０は速度、電流およびデユーティサイクルの夫々の最大値、最小値を 再び調整する（モジュール７４４）。温度センサがインバータ１２内に与えられ 、モータ■４の温度を示す。ディジタル信号プロセッサ７０は温度センサにより 与えられる温度をモニタする。温度が異常に高い場合、ディジタル信号プロセッ サ７０は最大値ＵＰＰＥＩｊＬＩＭＩＴを下げることができる。例えばインバー タ１２が高温になると、ディジタル信号プロセッサ７０は５０Ａから７０Ａへ最 大値ＵＰＰＥＲユＩＭＩＴを下げる。従来のシステムと異なり、ディジタルモー タコントローラ１０は停止することなく最大値、最小値を調整できる。前述の如 くディジタルモータコントローラ１０は自己調整コントローラとして機能する。

ディジタル信号プロセッサ７０は命令されたデユーティサイクルおよび期間ＥＰ ＳをまとめてデユーティサイクルコマンドＤＣＣｉ［Ｄを作り、データバス８２ を経て整流論理セルフ２へ送る（モジュール７４６）。ディジタル信号プロセッ サ７０は新たなディジタル位置信号ＰＯ３ＣＭＤを読み取る（モジュール７０４ ）。

上記のディジタルモータコントローラ１ｏは任意のサイズのモータを制御するた めに使用し得る。大型のモータの場合、直流リンクが高くなると動作電位も高く する必要がある。通常整流論理セルフ２により与えられる電流はインバータ１２ 内の上部スイッチ２４．２６．２８をオンするに十分ではないことが多い。従っ てインバータ１２にはこれらのトランジスタをオンするゲートドライバが設けら れる。ゲートドライバの入力には整流信号Ａ＋、Ｂ＋、Ｃ＋が供給され、ゲート ドライバの出力は上部スイッチ２４．２６．２８をなすトランジスタのベースに 各々接続される。この結果整流信号Ａ＋、Ｂ＋、Ｃ＋によりこの信号に対応する トランジスタがオンされる。

しかして広い範囲のサーボとして適用可能なマルチループコントローラが提供さ れ得ることが理解されよう。ディジタルモータコントローラ１０によれば、モー タおよび過大速度、過電流、過大温度および位置センサに関する回路が保護され る。速度、電流およびデユーティサイクルの限界値および温度変化に対する期間 ＥＰＳを調整することにより、ディジタルモータコントローラ１ｏは好適な制御 を行う自己調整コントローラになる。

更に上記のディジタルモータコントローラ１ｏはある象限から別の象限へ制動か ら駆動へと円滑に移行させる４−象限位置決めコントローラをなす。これにより これらに相応する負荷に対しモータ１４を円滑に制御できる。制動を加えるとロ ータのダイナミック剛性が大きくなる、即ちロータを適所に保持する能力が向上 される。

更にディジタルモータコントローラＩＯによれば、速度を測定する好適な方法が 提供される。従来の速度コンバータにおいては位置信号のゼロクロッシングを待 ち、速度を決定する必要があったが本発明によれば、速度は単一のサンプリング 期間（例えば２０マイクロ秒）で決定できる。この結果従来の測定コンバータに 比べ、ディジタルモータコントローラ１０は低速も迅速に測定でき、バラツキも 少ない。

またディジタルモータコントローラ１ｏは平行動作して負荷を共用できる。平行 動作する場合、静的および動的な負荷の共用がディジタルモータコントローラ１ ０間で生じ、力の衝突を最小限にする必要がある。バックブースト調整器を位置 ループ内に採用し得、ディジタルモータコントローラｌｏは同一の速度コマンド を送出する。更にバックブースト調整器により速度ループ内で使用されディジタ ルモータコントローラｌＯが同一の電流コマンドを送出する。このように２つあ るいはそれ以上のディジタルモータコントローラｌＯが完全に線形に動作し、力 の衝突なく平行に作動できる。バックブースト調整器自体は当業者には周知であ る。

好適な実施例が上述において特に図示され説明されているが、本発明は各種設計 変更が可能でいることは当業者には理解されよう。従って本発明はここに開示し た特定の実施例に制限されるものではなく添付の請求の範囲にのみ制限されるこ とが望まれる。

Ｆｘｒ：、、Ｅ； 吟３↑方的回転 反時計方勺回車へ Ｆ’ｘｒ、、１Ｂ 要　約　書 ディジタルモータコントローラ（１０）にはモータ（１４）を駆動し制動する整 流コマンドを発生するディジタル信号プロセッサ（７０）が採用される。整流コ マンドはパルス幅変調される。

シュートスルー現象を避けるため、ディジタル信号プロセッサ（７０）はモータ （１４）により流れる電流量に応じてパルス幅を自動的に調整する。モータ速度 は位置センサからの連続するサンプル間の差を取り、差をサンプリング時間で除 算することにより測定される。ディジタル信号プロセッサ（７０）により且つ位 置ループ、速度ループ及び電流ループが閉じられる。

各ループにより与えられるコマンドは上限値と下限値との間に制限される。更に ディジタル信号プロセッサ（７０）は温度変化により上限藩および下限値を自動 的に調整し設計特性変化を補償する。ディジタルモータコントローラ（１０）は 上限値および下限値を単に再びプログラムすることにより異なる設計特性を有す る異なるモータ（１４）を制御するために使用され得る。複数のディジタルモー タコントローラ（１０）は協働動作するモータ（１４）を制御するために使用可 能である。

手続補正書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロータに応動してロータの位置を検出する検出装置（１６）と複数のステー タ巻線を付勢するインバータ装置（１２）とを備え、且つ検出装置（１６）の出 力に応動し付勢する巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）を選択するデイジタル信号処理装置（１ ０）を具備し、デイジタル信号処理装置（１０）により選択された巻線がインバ ータ装置（１２）により付勢されるように構成されることを特徴とする、ロータ および複数のステータ巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）を有するブラシレスモータ（１４）を 制御するモータ制御装置。 ２．デイジタル信号処理装置（１０）には検出装置（１６）の出力に応動して複 数のステータ巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対するロータの位置を示す複数の位置信号を 発生する位置装置（７０）と、位置信号に応動して整流コマンドを発生する整流 装置（７２）とが包有され、整流コマンドはデイジタル信号処理装置（１０）の 出力に与えられ、整流コマンドに応動して巻線がインバータ装置（１２）により 付勢されるように構成されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のモータ制 御装置。 ３．少なくとも一の位置信号が巻線の一に対応し、少なくとも一の位置信号が対 応する巻線および隣接する巻線に対するロータ近傍を示し、少なくとも一の位置 信号はロータが対応する巻線の近傍に近くなるとき第１のステートになり、少な くとも一の位置信号はロータが隣接する巻線近傍になると第２のステートになる ように構成されることを特徴とする請求の範囲第２項記載のモータ制御装置。 ４．検出装置（１６）には各巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）の少なくとも一の位置センサ（ ４０、４２、４４）が包有され、各位置センサ（４０、４２、４４）は対応する 巻線に対するロータの近傍を検出するよう構成され、デイジタル信号処理装置（ １０）には位置装置（７０）に応動して位置装置（７０）により選択されたとき 、位置センサ（４０、４２、４４）の出力部の信号をサンプリングするサンプリ ング装置（５２、５４、５６）が包有され、位置装置（７０）には各巻線に相応 する第１の比較装置（７０）が含まれ、各比較装置（７０）は対応する巻線（Ａ 、Ｂ、Ｃ）の位置センサ（４０、４２、４４）からサンプリングされた値を隣接 する巻線の位置センサからサンプリングされた値と比較するよう構成され、比較 装置（７０）の出力は対応する巻線からのサンプル値が隣接する巻線からサンプ リングされたサンプル値より大であるとき第１のステートになり、比較装置の出 力は対応する巻線からのサンプル値が隣接する線からサンプリングされたサンプ ル値より小であるとき第２のステートになるように構成されることを特徴とする 請求の範囲第３項記載のモータ制御装置。 ５．更にデイジタル信号処理装置（１０）には、モータの回転方向を示す回転方 向コマンドを与えるコマンド装置（７０）と、第１の方向にロータを駆動させる 第１の組の整流コマンドを与える第１の駆動装置（７２）と、第２の方向にロー タを駆動させる第２の組の整流コマンドを与える第２の駆動装置（７２）と、方 向コマンドに応動してデイジタル信号処理装置（１０）の出力に与える第１ある いは第２の組の整流コマンドを選択する第１の選択装置（７０）とが包有される ことを特徴とする請求の範囲第４項記載のモータ制御装置。 ６．更にコマンド装置（７０）はモータを駆動あるいは制動することを命令する 駆動コマンドを与え、デイジタル信号処理装置（１０）には更に第１の方向にロ ータが回転している間ロータを制動させる第３の組の整流コマンドを与える第１ の制動装置（７２）とロータが第２の方向に回転している間ロータを制動させる 第４の組の整流コマンドを与える第２の制動装置（７２）とが包有され、第１の 選択装置（７０）はまた駆動コマンドに応動し、第１の選択装置（７０）はデイ ジタル信号処理装置（１０）の出力に与えるべき第１、第２、第３あるいは第４ の組の整流コマンドを選択するように構成されることを特徴とする請求の範囲第 ５項記載のモータ制御装置。 ７．各巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）の第１の端子は共通に接続され、インバータ装置（１ ２）は各巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）の下部および上部スイツチ装置（２４、２６、２８ 、３０、３２、３４）を有し、各上部スイツチ装置（２４、２６、２８）は対応 する巻線の第２の端子と直流＋リンク（３６）との間に接続され、下部スイツチ 装置は対応する巻線の第２の端子と直流−リンク（３８）との間に接続され、下 部および上部スイツチ装置（２４、２６、２８、３０、３２、３４）は整流コマ ンドに応動して導通され、整流装置（７２）はモータ（１４）を駆動するとき整 流コマンドを上部スイツチ装置（２４、２６、２８）の１および下部スイツチ（ ３０、３２、３４）の一に送り、整流装置（７２）はモータを制動するとき整流 コマンドを下部スイツチ（３０、３２、３４）の少なくとも２つへ送るように構 成されることを特徴とする請求の範囲第６項記載のモータ制御装置。 ８．上部スイツチ装置（２４、２６、２８）の各一には直流＋リンク（３６）と 対応する巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）の第２の端子との間に接続される制御電流路を有し た少なくとも一の上部トランジスタが包有され、下部スイツチ（３０、３２、３ ４）の各一には直流−リンク（３８）と対応する巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）の第２の端 子との間に接続される制御電流路を有した少なくとも一の下部トランジスタが包 有され、トランジスタの制御端子が整流装置（７２）の各出力部に接続され、整 流コマンドにより上部および下部のトランジスタが導通され、整流装置（７２） には位置装置に応動してトランジスタの導通時間を減少し同一の巻線と連携する 上部および下部トランジスタが同時に導通しないように設けられた期間装置が包 有されてなることを特徴とする請求の範囲第７項記載のモータ制御装置。 ９．位置装置（７０）はデユーテイサイクルコマンドを与え、整流装置（７２） にはデユーテイサイクルコマンドに応動して整流コマンドをパルス幅変調し、上 部および下部のトランジスタの導通時間をデユーテイサイクルコマンドに応動さ せるパルス幅変調装置が包有されてなることを特徴とする請求の範囲第８項記載 のモータ制御装置。 １０．各巻線（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対し少なくとも一の電流センサ（８４、８６、８ ８）が設けられ、各電流センサ（８４、８６、８８）は対応する巻線（Ａ、Ｂ、 Ｃ）を流れる電流を測定するよう構成し、更に電流センサ（８４、８６、８８） に応動して電流センサにより測定された電流に極性を与える極性装置（７０）と 極性装置（７０）の出力に応動して電流センサの一により装置された電流をフイ ードバツク電流として選択する第２の選択装置（７０）とが具備され、且つ選択 装置（７０）は位置信号に応動してフイードバツク電流を選択する位置装置（７ ０）に応動してなることを特徴とする請求の範囲第９項記載のモータ制御装置。 １１．期間装置（７０）は所定の期間だけ上部及び下部トランジスタの導通時間 を減少し、コマンド装置（７０）には直流＋リンク（３６）に応動して直流＋リ ンク（３６）により与えられる電流がしきい値を越えるときを示す比較装置（７ ０）と比較装置（７０）に応動して期間を変更する変更装置（７０）とが包有さ れてなることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のモータ制御装置。 １２．サンプリング装置（５２、５４、５６）によりサンプリングされる値によ り位置センサ（４６、４８、５０）の包括線信号が形成され、デイジタル信号処 理装置（１０）には更にサンプリング装置（５２、５４、５６）に応動してモー タ（１４）の速度フイードバツクを決定する速度フイードバツク装置（７０）が 包有され、速度フイードバツク装置（７０）には位置装置に応動して位置信号に 応じて非零傾きを有する包括線信号を選択する第３の選択装置（７０）と第３の 選択装置（７０）に応動し選択された包括線信号から連続するサンプルの差をと る差装置（７０）と差装置（７０）の出力に応動して差をサンプリング時間で除 算する除算装置（７０）とが包有され、除算装置の出力がモータ（１４）のフイ ードバツク速度を示してなるように構成されることを特徴とする請求の範囲第１ １項記載のモータ制御装置。 １３．デイジタル信号処理装置（１０）にはロータの位置を決定する位置フイー ドバツク装置（７０）が包有され、位置フイードバツク装置（７０）には位置フ イードバツク装置（７０）の出力に応動し位置信号に応じてロータの大まかな位 置を示す装置（７０）とモータ（１４）の回転方向を示す方向装置（７０）と速 度フイードバツク装置（７０）および方向装置（７０）に応動してロータの各位 置変位からの正確な位置を決定する装置（７０）とが包有され、方向装置には位 置装置（７０）に出力に応動して大まかな位置の変位を検出するルツクアツプ装 置（７０）が包有され、位置変位が回転方向を示し、装置（７０）には速度装置 （７０）に応動して位置変位発生からの期間にわたり速度フイードバツクを積分 する積分装置（７０）と大まかな位置決定装置（７０）および正確な位置決定装 置（７０）の出力に応動して大まかな位置と正確位置とを加算する加算装置（７ ０）とが包有され、加算装置（７０）の出力が位置フイードバツクを与えるよう 構成されることを特徴とする請求の範囲第１２項記載のモータ制御装置。 １４．コマンド装置（７０）がモータ（１４）に供給される電流を指令する電流 コマンドを与え、コマンド装置には電流コマンドおよびフイードバツク電流に応 動してモータ（１４）への電流の閉ループ制御を行いデユーテイサイクルコマン ドを与える閉電流ループ装置（７０）が包有されてなることを特徴とする請求の 範囲第１３項記載のモータ制御装置。 １５．コマンド装置（７０）がモータの速度を指令する速度コマンドを与え、コ マンド速度（７０）には更に速度コマンドおよび速度フイードパツクに応動して モータの速度を閉ループ制御し電流コマンドを与える閉ループ速度装置（７０） が包有されてなることを特徴とする請求の範囲第１４項記載のモータ制御装置。 １６．位置コマンドがコマンド装置へ供給され、コマンド装置には更に位置フイ ードバツクおよび位置コマンドに応動してモータ（１４）の位置を閉ループ制御 し、速度コマンドを出力する閉鎖ループ位置装置（７０）が包有されてなること を特徴とする請求の範囲第１５項記載のモータ制御装置。 １７．コマンド速度には更に上部および下部の限界値の間にデユーテイサイクル コマンド、電流コマンドおよび速度コマンドを制限する制限装置（７０）が包有 されてなることを特徴とする請求の範囲第１６項記載のモータ制御装置。 １８．インバータ装置（１２）には更にモータ（１４）の温度を示す温度センサ 装置が包有され、コマンド装置（７０）には更に温度センサ装置の出力に応動し モータ（１４）の温度変化に応じて上部および下部限界値を調整する調整装置（ ７０）が包有されてなることを特徴とする請求の範囲第１７項記載のモータ制御 装置。