JP2750453B2 - Brushless motor circuit for automatic door - Google Patents
Brushless motor circuit for automatic doorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、自動ドア用のブラシレスモータ回路に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a brushless motor circuit for an automatic door.
[従来の技術] 第3図は、従来の自動ドア用ブラシレスモータ回路の
ブロック図であって、いわゆるPWMインバータチョッピ
ング方式を採用したものである。FIG. 3 is a block diagram of a conventional brushless motor circuit for an automatic door, which employs a so-called PWM inverter chopping method.
整流・平滑回路10は、例えば100Vの交流入力を直流化
して、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。チョッパ
回路20は、チョッピングのためのオン・オフ回路(トラ
ンジスタ等のスイッチング素子)と平滑回路とからな
り、直流高電圧入力を直流低電圧に変換してこれを出力
する。差動増幅器33は例えば+33Vの直流設定電圧に対
するチョッパ回路20の出力電圧VMの偏差を演算して、こ
れを出力する。パルス幅変調回路50は、差動増幅器33の
出力電圧φMをパルス幅に比例変換して、チョッパ回路
20の出力電圧VMを設定する。この際、パルス幅変調回路
50からチョッパ回路20に与えられるチョッパ信号PC1の
パルス幅は、電圧φMと例えば20kHzの三角波信号との
大小比較によって決定される。以上の整流・平滑回路1
0、チョッパ回路20、差動増幅器33及びパルス幅変調回
路50は、スイッチングレギュレータ55を構成する。そし
て、このスイッチングレギュレータ55によってチョッパ
回路20から直流定電圧VMが得られる。The rectifier / smoothing circuit 10 converts, for example, an AC input of 100 V into DC and supplies a high DC voltage to the chopper circuit 20. The chopper circuit 20 includes an on / off circuit (switching element such as a transistor) for chopping and a smoothing circuit, converts a DC high voltage input into a DC low voltage, and outputs it. Differential amplifier 33 calculates the deviation of the output voltage V M of the chopper circuit 20 for the DC set voltage of, for example, + 33V, and outputs this. The pulse width modulation circuit 50 converts the output voltage φ M of the differential amplifier 33 in proportion to the pulse width,
To set the output voltage V M of 20. At this time, the pulse width modulation circuit
The pulse width of the chopper signal P C1 supplied from 50 to the chopper circuit 20 is determined by comparison between the triangular wave signal of the voltage phi M and for example 20 kHz. Rectifier / smoothing circuit 1
The switching regulator 55 includes the chopper circuit 20, the differential amplifier 33, and the pulse width modulation circuit 50. Then, the DC constant voltage V M from the chopper circuit 20 by the switching regulator 55 is obtained.
この定電圧VMは、インバータ回路60を介してブラシレ
スモータ70の固定子巻線に与えられて回転磁界をつく
る。三相ブラシレスモータを使用する場合、インバータ
回路60は、例えば上アームを構成する3つのトランジス
タと下アームを構成する3つのトランジスタとからな
る。ただし、下アームを構成する各トランジスタは、ダ
ーリントン接続トランジスタを介してパルス幅変調がか
けられる。The constant voltage V M is applied to the stator windings of the brushless motor 70 make rotating magnetic field via the inverter circuit 60. When a three-phase brushless motor is used, the inverter circuit 60 includes, for example, three transistors forming an upper arm and three transistors forming a lower arm. However, each transistor constituting the lower arm is subjected to pulse width modulation via a Darlington connection transistor.
ブラシレスモータ70の永久磁石からなる回転子の近傍
にはホール素子からなる位置検出器が配され、この検出
器を含む論理回路で構成される回転子位置検出回路80
が、ブラシレスモータ70の回転子の位置を検出してイン
バータ回路60へのオン・オフ指令を発して規定の固定子
巻線に順次電流を供給させるとともに、モータ速度に応
じた繰返し周波数の速度パルスPRを出力する。回転子の
位置検出にホール素子を使用する場合、モータ1回転あ
たり12パルスを越える速度パルスを得るのは困難であ
る。したがって、速度パルスRRの数は、モータ1回転あ
たり例えば1〜12パルスである。A position detector made up of a Hall element is arranged near a rotor made of a permanent magnet of the brushless motor 70, and a rotor position detection circuit 80 made up of a logic circuit including this detector is provided.
Detects the position of the rotor of the brushless motor 70, issues an ON / OFF command to the inverter circuit 60, sequentially supplies current to the specified stator winding, and generates a speed pulse having a repetition frequency corresponding to the motor speed. and outputs the P R. When a Hall element is used for detecting the position of the rotor, it is difficult to obtain a speed pulse exceeding 12 pulses per rotation of the motor. Accordingly, the number of velocity pulses R R is, for example, 1 to 12 pulses per one rotation of the motor.
F/V変換回路90は、この速度パルスPRの繰返し周波数
を直流電圧に比例変換してこれを出力する。このF/V変
換回路90としては、微分回路91、ワンショットマルチバ
イブレータ92及び平滑回路93を順次縦続接続したものが
使用される。差動増幅器95は、F/V変換回路90の出力電
圧VRの速度指令電圧VSに対する偏差を演算する。パルス
幅変調回路100は、差動増幅器95の出力電圧φRをパル
ス幅に比例変換して、インバータ回路60の下アームトラ
ンジスタにパルス幅変調をかける。このパルス幅変調回
路100からインバータ回路60に与えられるチョッパ信号P
C2のパルス幅は、電圧φRと例えば20kHzの三角波信号
との大小比較によって決定される。F / V converter circuit 90, and outputs the repetition frequency of the velocity pulses P R in proportion into a DC voltage. As the F / V conversion circuit 90, a circuit in which a differentiating circuit 91, a one-shot multivibrator 92, and a smoothing circuit 93 are sequentially connected in cascade is used. The differential amplifier 95 calculates a deviation of the output voltage V R of the F / V conversion circuit 90 from the speed command voltage V S. The pulse width modulation circuit 100, in proportion converting the output voltage phi R of the differential amplifier 95 to the pulse width, applying a pulse width modulation in the lower arm transistors of the inverter circuit 60. The chopper signal P supplied from the pulse width modulation circuit 100 to the inverter circuit 60
The pulse width of the C2 is determined by comparison between the triangular wave signal of the voltage phi R and for example 20 kHz.
以上に説明した従来の自動ドア用ブラシレスモータ回
路では、スイッチングレギュレータ55からインバータ回
路60を介してブラシレスモータ70に与えられる直流電圧
VMすなわちモータ電圧は一定である。ところが、インバ
ータ回路60の下アームを構成する各トランジスタのオン
時間が速度帰還によってパルス幅変調されるので、ブラ
シレスモータ70は速度指令電圧VSの大きさに応じた定速
度に制御され、低速時のトルクアップがはかられる。こ
の際、F/V変換回路90において、微分回路91が速度パル
スPRの各エッジを検出し、ワンショットマルチバイブレ
ータ92が各エッジから始まる一定幅のパルスを生成し、
平滑回路93がこのパルスを平滑して直流電圧とする。ワ
ンショットマルチバイブレータ92の出力パルス幅は、こ
れに接続される時定数回路で設定される。In the conventional automatic door brushless motor circuit described above, the DC voltage applied to the brushless motor 70 from the switching regulator 55 via the inverter circuit 60
V M That motor voltage is constant. However, since the ON time of each transistor constituting the lower arm of the inverter circuit 60 is a pulse width modulated by the speed feedback, the brushless motor 70 is controlled to a constant speed corresponding to the magnitude of the speed command voltage V S, the low speed The torque can be increased. At this time, the F / V converter circuit 90, differentiating circuit 91 detects the respective edges of the velocity pulses P R, generates a pulse having a constant width one-shot multivibrator 92 starts from the edge,
A smoothing circuit 93 smoothes this pulse to obtain a DC voltage. The output pulse width of one-shot multivibrator 92 is set by a time constant circuit connected thereto.
[発明が解決しようとする課題] 通常、自動ドアの開閉を駆動するブラシレスモータで
は、例えば1000〜3000rpmの範囲の高速モードと例えば2
50〜500rpmの範囲の低速モードとの2モードが要求され
るのみである。[Problems to be Solved by the Invention] Normally, in a brushless motor that drives the opening and closing of an automatic door, for example, a high-speed mode in the range of 1000 to 3000 rpm
Only two modes, a low speed mode in the range of 50 to 500 rpm, are required.
ところが、前記従来の自動ドア用ブラシレスモータ回
路では、回転子位置検出回路80から出力される速度パル
スPRの数がモータ1回転あたり1〜12パルスと少ないに
もかかわらず、不要範囲を含む250〜3000rpmの速度範囲
を1つの速度帰還制御でカバーしようとしていたため
に、次の問題があった。However, the brushless motor circuit for the conventional automatic doors, including the number of velocity pulses P R that is output from the rotor position detection circuit 80 even though less and 12 pulses per one rotation of the motor, the required range 250 The following problem arises because one speed feedback control is intended to cover the speed range of ~ 3000 rpm.
すなわち、速度パルスPRの周期が最も短くなるモータ
最高速度3000rpmにおいてワンショットマルチバイブレ
ータ92の出力パルスどおしが互いにつながってしまうこ
とのないようにこのワンショットマルチバイブレータ92
の出力パルス幅設定を小さくすると、低速回転時に幅の
狭いパルスが長い間隔をおいて平滑回路93に与えられる
ことになる。したがって、低速回転時に平滑回路93の出
力電圧すなわちF/V変換回路90の出力電圧VRに含まれる
リップルが非常に大きくなる。この脈動が差動増幅器95
の出力電圧φRにも現れてパルス幅変調回路100から出
力されるチョッパ信号PC2のパルス幅が不規則に変動
し、インバータ回路60の下アームトランジスタのオン時
間が変動する。したがって、従来はモータ速度が約300r
pmを下回るとブラシレスモータ70がハンチングを生じや
すくなるのが実情であって、特に軽量ドアの場合に振動
やトルクむらが生じる問題があった。That is, the one-shot so as not to output pulses etc. Press resulting in interconnected one-shot multivibrator 92 in the motor maximum speed 3000rpm which period of the speed pulse P R is the shortest multivibrator 92
When the output pulse width setting is small, narrow pulses are applied to the smoothing circuit 93 at long intervals during low-speed rotation. Accordingly, the ripple contained in the output voltage V R of the output voltage, ie F / V conversion circuit 90 of the smoothing circuit 93 during low-speed rotation is very large. This pulsation is the difference amplifier 95
The pulse width of the chopper signal P C2 that also the output voltage phi R output from the pulse width modulation circuit 100 appear irregularly varies, the ON time of the lower arm transistors of the inverter circuit 60 varies. Therefore, conventionally, the motor speed is about 300r
If the speed is less than pm, hunting is likely to occur in the brushless motor 70, and there is a problem that vibration and torque unevenness occur particularly in the case of a lightweight door.
この低速時のハンチング問題を解決するために例えば
1回転あたり100パルスを出力するロータリエンコーダ
をブラシレスモータ70の回転軸に接続して回転子の位置
を検出することが考えられるが、ロータリエンコーダが
高価であることが問題となる。In order to solve the hunting problem at low speed, for example, it is conceivable to connect a rotary encoder that outputs 100 pulses per rotation to the rotating shaft of the brushless motor 70 to detect the position of the rotor, but the rotary encoder is expensive. Is a problem.
本発明は、高速及び低速の2段階モードのみが要求さ
れるという自動ドア用ブラシレスモータ回路の場合の特
殊事情に鑑みてなされたものであって、チョッパ回路の
出力電圧を段階的に切換えることによって、モータ1回
転あたりの速度パルス数が少ない場合であっても両モー
ドにおいてともに円滑な速度制御を実現することを目的
とする。The present invention has been made in view of the special circumstances in the case of a brushless motor circuit for an automatic door in which only a two-stage mode of a high speed and a low speed is required, and is provided by switching the output voltage of a chopper circuit stepwise. It is another object of the present invention to realize smooth speed control in both modes even when the number of speed pulses per motor rotation is small.
[課題を解決するための手段] 本発明に係る自動ドア用ブラシレスモータ回路は、チ
ョッパ回路の出力をインバータ回路を介してブラシレス
モータの固定子巻線に供給するモータ回路であって、高
速回転をすべき指令を受けたときに高い直流設定電圧
を、低速回転をすべき指令を受けたときに低い直流設定
電圧をそれぞれ切換え出力する切換回路と、この切換回
路の切換出力電圧に対するチョッパ回路出力電圧の偏差
を演算する第1の差動増幅器と、この第1の差動増幅器
の出力電圧をパルス幅に比例変換してチョッパ回路の出
力電圧を設定する第1のパルス幅変調回路と、ブラシレ
スモータの回転子の位置を検出してインバータ回路への
オン・オフ指令を発するとともにモータ速度に応じた繰
返し周波数の速度パルスを出力する回転子位置検出回路
と、微分回路、ワンショットマルチバイブレータ及び平
滑回路の縦続接続で構成され、速度パルスの繰返し周波
数を直流電圧に比例変換してこれを出力するF/V変換回
路と、このF/V変換回路の出力電圧の速度指令電圧に対
する偏差を演算する第2の差動増幅器と、この第2の差
動増幅器の出力電圧をパルス幅に比例変換してインバー
タ回路を構成するスイッチング素子のオン時間を設定す
る第2のパルス幅変調回路とを有することを特徴とす
る。[Means for Solving the Problems] A brushless motor circuit for an automatic door according to the present invention is a motor circuit that supplies an output of a chopper circuit to a stator winding of a brushless motor via an inverter circuit. A switching circuit for switching and outputting a high DC setting voltage when receiving a command to be performed, and a low DC setting voltage when receiving a command to perform low-speed rotation, and a chopper circuit output voltage with respect to a switching output voltage of the switching circuit. Differential amplifier that calculates the deviation of the first differential amplifier, a first pulse width modulation circuit that sets the output voltage of the chopper circuit by proportionally converting the output voltage of the first differential amplifier to a pulse width, and a brushless motor The rotor position that detects the position of the rotor and issues an ON / OFF command to the inverter circuit and outputs a speed pulse with a repetition frequency corresponding to the motor speed An F / V conversion circuit that is composed of a cascade connection of a detection circuit, a differentiation circuit, a one-shot multivibrator, and a smoothing circuit, that proportionally converts the repetition frequency of the speed pulse to a DC voltage and outputs the DC voltage, and this F / V conversion A second differential amplifier for calculating a deviation of the output voltage of the circuit from the speed command voltage, and an on-time of a switching element constituting an inverter circuit by converting the output voltage of the second differential amplifier in proportion to the pulse width. And a second pulse width modulation circuit for setting.
[作 用] 切換回路、第1の差動増幅器、第1のパルス幅変調回
路及びチョッパ回路は、複数の異なる定電圧出力が得ら
れるスイッチングレギュレータを構成する。すなわち、
高速回転をすべき指令が切換回路に与えられるとチョッ
パ回路から直流高電圧出力が得られ、低速回転をすべき
指令が切換回路に与えられるとチョッパ回路から直流低
電圧出力が得られる。[Operation] The switching circuit, the first differential amplifier, the first pulse width modulation circuit and the chopper circuit constitute a switching regulator capable of obtaining a plurality of different constant voltage outputs. That is,
When a command to rotate at high speed is given to the switching circuit, a DC high voltage output is obtained from the chopper circuit, and when a command to rotate at low speed is given to the switching circuit, a DC low voltage output is obtained from the chopper circuit.
このチョッパ回路の可変出力は、インバータ回路を介
してブラシレスモータの固定子巻線に供給され回転磁界
を生成する。このブラシレスモータの回転子の速度は、
回転子位置検出回路、F/V変換回路、第2の差動増幅器
及び第2のパルス幅変調回路を通してインバータ回路に
帰還される。すなわち、インバータ回路を構成するスイ
ッチング素子のオン時間が速度指令電圧の大きさに応じ
てパルス幅変調され、定速度制御が実行される。ただ
し、高速回転をすべき指令が切換回路に与えられてお
り、チョッパ回路からインバータ回路に直流高電圧が印
加されている場合には、速度指令電圧が低くとも例えば
1000〜3000rpmの範囲の高速モードが実現される。一
方、低速回転をすべき指令が切換回路に与えられてお
り、チョッパ回路からインバータ回路に直流低電圧が印
加されている場合には、高速モードと同じ範囲の大きさ
の速度指令電圧が第2の差動増幅器に印加されても、例
えば250〜500rpmの範囲の低速モードが実現される。つ
まり、パルス幅変調回路からインバータ回路に与えるチ
ョッパ信号のパルス幅を極端に狭くしなくとも低速モー
ドを実現することができる。The variable output of the chopper circuit is supplied to the stator winding of the brushless motor via the inverter circuit to generate a rotating magnetic field. The speed of the rotor of this brushless motor is
The signal is fed back to the inverter circuit through the rotor position detection circuit, the F / V conversion circuit, the second differential amplifier, and the second pulse width modulation circuit. That is, the on-time of the switching element forming the inverter circuit is pulse width modulated in accordance with the magnitude of the speed command voltage, and constant speed control is performed. However, if a command to perform high-speed rotation is given to the switching circuit and a high DC voltage is applied from the chopper circuit to the inverter circuit, even if the speed command voltage is low, for example,
A high-speed mode in the range of 1000 to 3000 rpm is realized. On the other hand, when a command to perform low-speed rotation is given to the switching circuit and a DC low voltage is applied from the chopper circuit to the inverter circuit, a speed command voltage in the same range as in the high-speed mode is applied to the second circuit. , A low-speed mode in the range of, for example, 250 to 500 rpm is realized. That is, the low-speed mode can be realized without extremely narrowing the pulse width of the chopper signal provided from the pulse width modulation circuit to the inverter circuit.
換言すれば、速度帰還のためのF/V変換回路中のワン
ショットマルチバイブレータの出力パルス幅は高速モー
ド又は低速モードの各範囲内で設定できるから、この出
力パルス幅設定を大きくすることができる。したがっ
て、回転子位置検出回路から出力される速度パルスの数
がモータ1回転あたり1〜12パルスと少ない場合であっ
ても、このワンショットマルチバイブレータに接続され
る平滑回路の出力リップルが小さくなり、両モードにお
いてともに円滑な速度制御が実現する。In other words, the output pulse width of the one-shot multivibrator in the F / V conversion circuit for speed feedback can be set within each range of the high-speed mode or the low-speed mode, so that the output pulse width setting can be increased. . Therefore, even when the number of speed pulses output from the rotor position detection circuit is as small as 1 to 12 pulses per rotation of the motor, the output ripple of the smoothing circuit connected to the one-shot multivibrator becomes small, In both modes, smooth speed control is realized.
[実施例] 第1図は、本発明の実施例に係る自動ドア用ブラシレ
スモータ回路の回路図である。Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor circuit for an automatic door according to an embodiment of the present invention.
例えば100Vの交流電源2が整流・平滑回路10に接続さ
れる。この整流・平滑回路10は、交流入力を直流化し
て、直流高電圧をチョッパ回路20に与える。このチョッ
パ回路20において、整流・平滑回路10の出力電圧は、パ
ルストランス21の1次巻線と主スイッチング素子である
NPNトランジスタ22との直列回路に印加される。この主
トランジスタ22のベース回路は、他のパルストランス23
で絶縁された他のNPNトランジスタ24(副トランジス
タ)のコレクタ回路に接続される。主トランジスタ22が
1次巻線に接続されるパルストランス21の2次側は、ダ
イオード、コイル及び出力コンデンサで構成される平滑
回路25を介してインバータ回路60に接続される。For example, a 100 V AC power supply 2 is connected to the rectifier / smoothing circuit 10. The rectifying / smoothing circuit 10 converts the AC input into DC and supplies a DC high voltage to the chopper circuit 20. In this chopper circuit 20, the output voltage of the rectifying / smoothing circuit 10 is the primary winding of the pulse transformer 21 and the main switching element.
This is applied to a series circuit with the NPN transistor 22. The base circuit of the main transistor 22 is connected to another pulse transformer 23.
Is connected to the collector circuit of another NPN transistor 24 (sub-transistor) insulated by. The secondary side of the pulse transformer 21 in which the main transistor 22 is connected to the primary winding is connected to an inverter circuit 60 via a smoothing circuit 25 composed of a diode, a coil and an output capacitor.
チョッパ回路20の出力コンデンサの両端電圧は、イン
バータ回路60ばかりでなく、2本の抵抗器31,32を直列
接続してなる分圧回路にも与えられる。両抵抗器31,32
の接続点電圧VMは、チョッパ回路20の出力電圧を監視す
るために利用される。すなわち、この電圧VMが差動増幅
器33に反転入力として与えられ、ここに電圧帰還回路30
が形成される。The voltage across the output capacitor of the chopper circuit 20 is supplied not only to the inverter circuit 60 but also to a voltage dividing circuit formed by connecting two resistors 31, 32 in series. Both resistors 31, 32
The connection point voltage V M, are utilized to monitor the output voltage of the chopper circuit 20. That is, the voltage V M is applied as an inverting input to the differential amplifier 33, a voltage feedback circuit 30 here
Is formed.
符号40は、差動増幅器33の非反転入力端子に与える直
流設定電圧の大きさを切換えるための切換回路を示す。
この切換回路40において、+10VDCがアナログスイッチ4
1に入力され、+33VDCが他のアナログスイッチ42に与え
られる。一方のアナログスイッチ41には、速度切換信号
SWがNOT回路43に介して与えられ、他方のアナログスイ
ッチ42には、速度切換信号SWが直接与えられる。Hレベ
ルの速度切換信号SWすなわち高速指令が切換回路40に与
えられると、アナログスイッチ42がオンして、直流高電
圧+33Vが切換出力電圧VUとして差動増幅器33に与えら
れる。一方、Lレベルの速度切換信号SWすなわち低速指
令が切換回路40に与えられると、アナログスイッチ41が
オンして、直流低電圧+10Vが切換出力電圧VUとして差
動増幅器33に与えられる。Reference numeral 40 denotes a switching circuit for switching the magnitude of the DC setting voltage applied to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 33.
In this switching circuit 40, + 10VDC is the analog switch 4
1 and + 33VDC is applied to the other analog switch 42. One analog switch 41 has a speed switching signal
S W is supplied through a NOT circuit 43, to the other analog switch 42, the speed switching signal S W is given directly. When the speed switching signal S W ie fast command H level is applied to the switch circuit 40, the analog switch 42 is turned on, the DC high voltage + 33V is applied to the differential amplifier 33 as a switching output voltage V U. On the other hand, when the speed switching signal S W ie slow command L level is applied to the switch circuit 40, the analog switch 41 is turned on, a low DC voltage + 10V is applied to the differential amplifier 33 as a switching output voltage V U.
差動増幅器33の出力電圧φMは、パルス幅変調回路50
において、コンパレータ51で三角波発振回路52の出力信
号T1と大小比較されてチョッパ信号PC1となる。このチ
ョッパ信号PC1は、前記チョッパ回路20の副トラジスタ
24のベースに印加され、パルストランス23を介して主ト
ランジスタ22をオン・オフさせる。つまり、パルス幅変
調回路50は、差動増幅器33の出力電圧φMをパルス幅に
比例変換して、チョッパ回路20の出力電圧VMを設定す
る。なお、三角波信号T1の周波数は、例えば20kHzであ
る。Output voltage phi M of the differential amplifier 33, a pulse width modulation circuit 50
In, the chopper signal PC1 is compared magnitude output signal T 1 of the triangular wave oscillation circuit 52 in a comparator 51. This chopper signal PC1 is used as a sub-transistor of the chopper circuit 20.
It is applied to the base of 24 and turns on / off the main transistor 22 via the pulse transformer 23. That is, the pulse width modulation circuit 50, in proportion converting the output voltage phi M of the differential amplifier 33 to the pulse width, setting the output voltage V M of the chopper circuit 20. The frequency of the triangular wave signal T 1 is, for example, 20 kHz.
以上の整流・平滑回路10、チョッパ回路20、電圧帰還
回路30、切換回路40及びパルス幅変調回路50は、出力電
圧が2段階切換可能なスイッチングレギュレータ55を構
成する。The above rectifying / smoothing circuit 10, chopper circuit 20, voltage feedback circuit 30, switching circuit 40, and pulse width modulation circuit 50 constitute a switching regulator 55 capable of switching the output voltage in two stages.
チョッパ回路20の出力電圧は、インバータ回路60を介
してブラシレスモータ70の固定子巻線に与えられて回転
磁界をつくる。三相ブラシレスモータを使用する場合に
はインバータ回路60が3つのPNPトランジスタ(上アー
ム)61a,61b,61cと3つのNPNトランジスタ(下アーム)
62a,62b,62cとで構成される。各トランジスタにはフラ
イホイール・ダイオードが接続されている。ただし、下
アームを構成する各トランジスタ62a,62b,62cのベース
には他のPNPトランジスタ63a,63b,63cのコレクタがそれ
ぞれ接続され、これらトランジスタ63a,63b,63cのエミ
ッタは、パルス幅変調をかけるための1つの共通PNPト
ランジスタ64を介して直流電源VBBに接続される。The output voltage of the chopper circuit 20 is applied to the stator winding of the brushless motor 70 via the inverter circuit 60 to generate a rotating magnetic field. When a three-phase brushless motor is used, the inverter circuit 60 has three PNP transistors (upper arm) 61a, 61b, 61c and three NPN transistors (lower arm)
62a, 62b, and 62c. Each transistor is connected to a flywheel diode. However, the collectors of the other PNP transistors 63a, 63b, 63c are respectively connected to the bases of the transistors 62a, 62b, 62c constituting the lower arm, and the emitters of these transistors 63a, 63b, 63c apply pulse width modulation. To the DC power supply VBB via one common PNP transistor 64 for connection.
ブラシレスモータ70は、例えば2極の永久磁石からな
る回転子を有し、この周囲に三相固定子巻線が120度等
配されている。更に、ホール素子からなる3つの位置検
出器81が回転子近傍に120度等配され、これらの検出器
がブラシレスモータ70に回転子位置に対応する速度信号
A,B,Cをそれぞれ出力する。これらの速度信号A,B,Cは、
駆動論理回路82に入力されて、インバータ回路60の上ア
ームのためのオン・オフ指令U,V,Wと、下アームのため
のオン・オフ指令X,Y,Zとに変換される。ただし、上ア
ームのためのオン・オフ指令U,V,WはPNPトランジスタ61
a,61b,61cのベースをそれぞれ直接駆動するが、下アー
ムのためのオン・オフ指令X,Y,ZはPNPトランジスタ63a,
63b,63cのベースを介してNPNトランジスタ62a,62b,62c
をそれぞれ駆動する。また、駆動論理回路82は、速度信
号A,B,Cをもとにして速度パルスPRを生成する。この速
度パルスPRのレートは、ブラシレスモータ70の1回転あ
たり例えば12パルスである。ただし、駆動論理回路82の
回路構成は周知であるので、その詳細な説明は省略す
る。なお、位置検出器81と駆動論理回路82とは、前記回
転子位置検出回路80を構成する。The brushless motor 70 has a rotor composed of, for example, two-pole permanent magnets, around which three-phase stator windings are equally arranged at 120 degrees. Further, three position detectors 81 composed of Hall elements are arranged at equal intervals of 120 degrees in the vicinity of the rotor, and these detectors supply a brushless motor 70 with a speed signal corresponding to the rotor position.
A, B and C are output respectively. These speed signals A, B, C are
It is input to the drive logic circuit 82 and is converted into ON / OFF commands U, V, W for the upper arm of the inverter circuit 60 and ON / OFF commands X, Y, Z for the lower arm. However, ON / OFF commands U, V, W for the upper arm are
a, 61b, 61c are directly driven, respectively, but the ON / OFF commands X, Y, Z for the lower arm are PNP transistors 63a,
NPN transistors 62a, 62b, 62c through bases of 63b, 63c
Are respectively driven. The drive logic circuit 82, the speed signals A, B, and generates a speed pulse P R based on C. Rate of speed pulse P R is, for example, 12 pulses per rotation of the brushless motor 70. However, since the circuit configuration of the drive logic circuit 82 is well known, a detailed description thereof will be omitted. Note that the position detector 81 and the drive logic circuit 82 constitute the rotor position detection circuit 80.
速度パルスPRは、F/V変換回路90に入力される。F/V変
換回路90は、微分回路91、ワンショットマルチバイブレ
ータ92及び平滑回路93を順次縦続接続したものであっ
て、速度パルスPRの繰返し周波数をこれに比例した直流
電圧VRに変換する。このF/V変換回路90の出力電圧V
Rは、差動増幅器95の反転入力端子に入力される。この
差動増幅器95は、抵抗分圧回路である直流電圧設定回路
98から速度指令電圧VSが非反転入力端子に入力されて、
F/V変換回路90の出力電圧VRの速度指令電圧VSに対する
偏差を演算する。なお、F/V変換回路90と差動増幅器95
とは、速度帰還回路96を構成する。Speed pulse P R is input to the F / V converter circuit 90. F / V converter circuit 90, differentiating circuit 91, be those sequentially cascaded one-shot multivibrator 92 and the smoothing circuit 93 converts the repetition frequency of the velocity pulses P R to the direct current voltage V R which is proportional to . The output voltage V of this F / V conversion circuit 90
R is input to the inverting input terminal of the differential amplifier 95. This differential amplifier 95 is a DC voltage setting circuit which is a resistance voltage dividing circuit.
98 speed command voltage V S is input to the non-inverting input terminal from,
Calculating a deviation with respect to the speed command voltage V S of the output voltage V R of the F / V converter circuit 90. Note that the F / V conversion circuit 90 and the differential amplifier 95
Constitutes the speed feedback circuit 96.
差動増幅器95の出力電圧φRは、パルス幅変調回路10
0において、コンパレータ101で三角波発振回路102の出
力信号T2と大小比較されてチョッパ信号PC2となる。こ
のチョッパ信号PC2は、前記インバータ回路60において
共通PNPトランジスタ64のベースを駆動して、インバー
タ回路60の下アームトランジスタ62a,62b,62cにパルス
幅変調をかける。つまり、このパルス幅変調回路100
は、差動増幅器95の出力電圧φRをパルス幅に比例変換
して、下アームトランジスタ62a,62b,62cのオン時間を
設定する。なお、三角波信号T2の周波数は、例えば20kH
zである。Output voltage phi R of the differential amplifier 95, a pulse width modulation circuit 10
At 0, the chopper signal P C2 is compared output signal T 2 and the magnitude of the triangular wave oscillation circuit 102 in the comparator 101. The chopper signal P C2, the in inverter circuit 60 and drives the base of the common PNP transistor 64, multiplying the lower arm transistors 62a of the inverter circuit 60, 62b, a pulse width modulation 62c. That is, the pulse width modulation circuit 100
In proportion converting the output voltage phi R of the differential amplifier 95 to the pulse width is set lower arm transistors 62a, 62b, a 62c on time. The frequency of the triangular wave signal T 2 are, for example 20kH
z.
第2図は、以上に説明した自動ドア用ブラシレスモー
タ回路の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the automatic door brushless motor circuit described above.
整流・平滑回路10は、交流電源2から供給される例え
ば100Vの交流入力を直流化して、直流高電圧をチョッパ
回路20に与える。チョッパ回路20は、この直流高電圧入
力を直流低電圧に変換して、これをインバータ回路60に
与える。The rectifying / smoothing circuit 10 converts, for example, a 100 V AC input supplied from the AC power supply 2 into DC and supplies a high DC voltage to the chopper circuit 20. The chopper circuit 20 converts the DC high voltage input into a DC low voltage, and supplies this to the inverter circuit 60.
一方、位置検出回路80において、位置検出器81は、ブ
ラシレスモータ70の回転子位置変化に応じた速度信号A,
B,Cをそれぞれ出力する。これらの速度信号A,B,Cは、駆
動論理回路82によってインバータ回路60に対するオン・
オフ指令U,V,W,X,Y,Zに変換される。この際、インバー
タ回路60の上アームトランジスタ61a,61b,61cと下アー
ムトランジスタ62a,62b,62cとがそれぞれ1つに選択さ
れ、ブラシレスモータ70の回転子位置に応じた規定の固
定子巻線に電流が流れて回転磁界が生成し、回転子が回
転する。ただし、固定子巻線への電流供給は共通PNPト
ランジスタ64のオン時間に限られるから、ブラシレスモ
ータ70はパルス幅制御回路100から出力されるチョッパ
信号PC2によって、速度指令電圧VSの大きさに応じた定
速度制御が実行される。On the other hand, in the position detection circuit 80, the position detector 81 outputs a speed signal A,
Output B and C respectively. These speed signals A, B, C are turned on / off by the drive logic circuit 82 to the inverter circuit 60.
It is converted into the off command U, V, W, X, Y, Z. At this time, the upper arm transistors 61a, 61b, and 61c and the lower arm transistors 62a, 62b, and 62c of the inverter circuit 60 are respectively selected to be one, and the fixed stator winding corresponding to the rotor position of the brushless motor 70 is formed. An electric current flows to generate a rotating magnetic field, and the rotor rotates. However, since the current supply to the stator windings is limited to the on-time of the common PNP transistor 64, the chopper signal P C2 brushless motor 70 is output from the pulse width control circuit 100, the speed command voltage V S size Is performed in accordance with the constant speed.
この際、第2図の左半部に示すようにHレベルの速度
切換信号SWすなわち高速指令が切換回路40に与えられる
と、切換出力電圧VUとして直流高電圧+33Vが差動増幅
器33に与えられて、この電圧を基準電圧としてスイッチ
ングレギュレータ55が動作する。したがって、チョッパ
回路20から直流高電圧が出力される。このとき速度指令
電圧VSとして同図に示すようなランプ入力を与えると、
ブラシレスモータ70の速度が例えば1000〜3000rpmの高
速モード範囲で変化する。At this time, the speed of the H-level switching signal S W ie fast command as shown in the left half of Figure 2 is applied to the switching circuit 40, the DC high voltage + 33V as switching output voltage V U is the differential amplifier 33 The switching regulator 55 operates with this voltage as a reference voltage. Therefore, a high DC voltage is output from the chopper circuit 20. At this time giving a ramp input, as indicated in the figure as a speed command voltage V S,
The speed of the brushless motor 70 changes in a high-speed mode range of, for example, 1000 to 3000 rpm.
一方、同図の右半部に示すようにLレベルの速度切換
信号SWすなわち低速指令が切換回路40に与えられると、
スイッチングレギュレータ55が+10Vの切換出力電圧VU
を基準電圧として動作して、チョッパ回路20の直流出力
電圧が低下する。このとき速度指令電圧VSとして同図
に示すような高速モードと同じ範囲のランプ入力を与え
ても、ブラシレスモータ70の速度が例えば250〜500rpm
の低速モード範囲で変化する。つまり、パルス幅変調回
路100からインバータ回路60に与えるチョッパ信号PC2の
パルス幅を極端に狭くしなくとも低速モードを実現する
ことができる。On the other hand, the speed of the L-level switching signal S W ie slow command as shown in the right half of the figure is applied to the switching circuit 40,
Switching regulator 55 has +10 V switching output voltage V U
Operates as a reference voltage, and the DC output voltage of the chopper circuit 20 decreases. At this time, even if a ramp input in the same range as the high-speed mode as shown in FIG.
In the low speed mode range. In other words, it is possible to realize a low-speed mode without extremely narrowing the pulse width of the chopper signal P C2 to provide a pulse width modulation circuit 100 to the inverter circuit 60.
換言すれば、速度帰還のためのF/V変換回路90中のワ
ンショットマルチバイブレータ92の出力パルス幅は高速
モード又は低速モードの各範囲内で設定できるから、こ
の出力パルス幅設定を大きくすることができる。したが
って、回転子位置検出回路80から出力される速度パルス
PRの数が少なくとも、平滑回路93の出力リップルが小さ
くなり、両モードにおいてともに円滑な速度制御が実現
する。In other words, the output pulse width of the one-shot multivibrator 92 in the F / V conversion circuit 90 for speed feedback can be set within each range of the high-speed mode or the low-speed mode. Can be. Therefore, the speed pulse output from the rotor position detection circuit 80
The number of P R is at least, the output ripple of the smoothing circuit 93 becomes small, both smooth speed control can be realized in both modes.
[発明の効果] 以上に説明したように、本発明に係る自動ドア用ブラ
シレスモータ回路は、いわゆるPWMインバータチョッピ
ング方式において高速モードと低速モードとでチョッパ
回路の出力電圧を段階的に切換えているので、本発明に
よれば、モータ1回転あたりの速度パルス数が少ない場
合であっても、両モードにおいてともに円滑な速度制御
を実現することができる。つまり、高速回転時に滑かに
速度制御を実行できることはもちろん、従来とは違って
低速域でのハンチングを防止できる。[Effect of the Invention] As described above, the brushless motor circuit for an automatic door according to the present invention switches the output voltage of the chopper circuit stepwise between the high-speed mode and the low-speed mode in the so-called PWM inverter chopping method. According to the present invention, smooth speed control can be realized in both modes even when the number of speed pulses per motor rotation is small. That is, not only can the speed be smoothly controlled at the time of high-speed rotation, but also hunting in a low-speed region can be prevented unlike the related art.
第1図は、本発明の実施例に係る自動ドア用ブラシレス
モータ回路の回路図、 第2図は、前図の自動ドア用ブラシレスモータ回路の動
作を示すタイミングチャート、 第3図は、従来の自動ドア用ブラシレスモータ回路のブ
ロック図である。 符号の説明 10……整流・平滑回路、20……チョッパ回路、30……電
圧帰還回路、33……差動増幅器、40……切換回路、50…
…パルス幅変調回路、55……スイッチングレギュレー
タ、60……インバータ回路、70……ブラシレスモータ、
80……回転子位置検出回路、81……位置検出器、82……
駆動論理回路、90……F/V変換回路、91……微分回路、9
2……ワンショットマルチバイブレータ、93……平滑回
路、95……差動増幅器、96……速度帰還回路、98……直
流電圧設定回路、100……パルス幅変調回路、PC1,PC2…
…チョッパ信号、PR……速度パルス、SW……速度切換信
号、VS……速度指令電圧。FIG. 1 is a circuit diagram of a brushless motor circuit for an automatic door according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the brushless motor circuit for an automatic door of the preceding figure, and FIG. It is a block diagram of a brushless motor circuit for automatic doors. Explanation of reference numeral 10: rectifying / smoothing circuit, 20: chopper circuit, 30: voltage feedback circuit, 33: differential amplifier, 40: switching circuit, 50:
... Pulse width modulation circuit, 55 ... Switching regulator, 60 ... Inverter circuit, 70 ... Brushless motor,
80: Rotor position detection circuit, 81: Position detector, 82:
Driving logic circuit, 90 F / V conversion circuit, 91 Differentiator circuit, 9
2 One-shot multivibrator, 93 Smoothing circuit, 95 Differential amplifier, 96 Speed feedback circuit, 98 DC voltage setting circuit, 100 Pulse width modulation circuit, P C1 , P C2
... chopper signal, P R ...... speed pulse, S W ...... speed switching signal, V S ...... speed command voltage.
Claims (1)
してブラシレスモータの固定子巻線に供給するモータ回
路であって、高速回転をすべき指令を受けたときに高い
直流設定電圧を、低速回転をすべき指令を受けたときに
低い直流設定電圧をそれぞれ切換え出力する切換回路
と、この切換回路の切換出力電圧に対するチョッパ回路
出力電圧の偏差を演算する第1の差動増幅器と、この第
1の差動増幅器の出力電圧をパルス幅に比例変換してチ
ョッパ回路の出力電圧を設定する第1のパルス幅変調回
路と、ブラシレスモータの回転子の位置を検出してイン
バータ回路へのオン・オフ指令を発するとともにモータ
速度に応じた繰返し周波数の速度パルスを出力する回転
子位置検出回路と、微分回路、ワンショットマルチバイ
ブレータ及び平滑回路の縦続接続で構成され、速度パル
スの繰返し周波数を直流電圧に比例変換してこれを出力
するF/V変換回路と、このF/V変換回路の出力電圧の速度
指令電圧に対する偏差を演算する第2の差動増幅器と、
この第2の差動増幅器の出力電圧をパルス幅に比例変換
してインバータ回路を構成するスイッチング素子のオン
時間を設定する第2のパルス幅変調回路とを有すること
を特徴とする自動ドア用ブラシレスモータ回路。1. A motor circuit for supplying an output of a chopper circuit to a stator winding of a brushless motor via an inverter circuit. A switching circuit for switching and outputting a low DC setting voltage when receiving a command to perform the operation, a first differential amplifier for calculating a deviation of a chopper circuit output voltage with respect to a switching output voltage of the switching circuit, A first pulse width modulation circuit for setting the output voltage of the chopper circuit by proportionally converting the output voltage of the differential amplifier into a pulse width, and turning on / off the inverter circuit by detecting the position of the rotor of the brushless motor A rotor position detection circuit that issues a command and outputs a speed pulse having a repetition frequency corresponding to the motor speed, a differentiation circuit, a one-shot multivibrator, and a smoothing circuit. An F / V conversion circuit configured to convert the repetition frequency of the speed pulse into a DC voltage in proportion to the DC voltage, and output the F / V conversion circuit, and calculate a deviation of the output voltage of the F / V conversion circuit from the speed command voltage. Two differential amplifiers,
A second pulse width modulation circuit for converting the output voltage of the second differential amplifier into a pulse width in proportion to a pulse width to set an on-time of a switching element constituting an inverter circuit. Motor circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1189841A JP2750453B2 (en) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | Brushless motor circuit for automatic door |
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Publications (2)
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---|---|
JPH0355379A JPH0355379A (en) | 1991-03-11 |
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---|---|---|---|---|
WO2003026122A1 (en) | 2001-09-17 | 2003-03-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Servo controller for dc motor |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP1189841A patent/JP2750453B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH0355379A (en) | 1991-03-11 |
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