专利名称：电动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于三相逆变器电动机等的电动机的控制的电动机控制装置。
图6是表示内置了日本专利公开公报特开平3-70475号所记载的现有电动机控制器的微型计算机的构成的电路图。在图6中，1是振荡器，2是计时器部，16是电动机控制电路，17是统一控制全体的动作的CPU，19是作为数据的暂时保持和工作区等的存储器的RAM，18是预先存储控制程序等的ROM。
计时器部2具有同步用计时器3和三相逆变器波形发生计时器4a～4c，该同步用计时器3把振荡器1的输出信号T作为计数源，在溢出发生时，输出上升沿脉冲A，该三相逆变器波形发生计时器4a～4c根据脉冲A输出输出脉冲B1～B3。三相逆变器波形发生计时器4a～4c以一步方式动作。
下面对电动机控制电路16的构成进行说明。20是启动电平设定寄存器，通过CPU17的控制而输出决定三相输出的启动电平的信号O。25a是U相输出控制电路，决定三相中的一相的电动机控制信号U、UB的输出电平。该U相输出控制电路25a包括NAND电路21a，把信号O、脉冲A作为输入来取“与非”而输出信号M；反向器22，把信号O作为输入，并把该输入信号O进行反向；NAND电路21b，把反向器22的输出和脉冲A作为输入来取“与非”而输出信号N；双稳态多谐振荡器23，把设定信号作为信号M、把复位信号作为信号N、把触发信号作为脉冲B1，来输出信号D、E。
25b、25c分别是V相、W相输出控制电路，构成与U相输出控制电路25a相同。24a、24b、24c是空载时间计时器，设定电动机控制信号U、UB不同时为低电平输出的时间(以下称为防止短路时间)，分别根据三相逆变器波形发生计时器4a～4c的输出B1～B3而动作，输出下降沿的脉冲J。10a、10b是双稳态多谐振荡器，把信号J作为触发输入，把U相输出控制电路的输出信号D、E作为各个数据输入。11a是AND电路，把信号D和双稳态多谐振荡器10a的输出F作为输入并取“与”而输出信号H。11b是AND电路，把信号E和双稳态多谐振荡器10b的输出G作为输入并取“与”而输出信号I。
由双稳态多谐振荡器10a、10b和AND电路11a、11b来构成U相防止短路控制电路。对于V相、W相，同样是由双稳态多谐振荡器10c、10d和AND电路11c、11d来构成V相防止短路控制电路；由双稳态多谐振荡器10e、10f和AND电路11e、11f来构成W相防止短路控制电路。12a～12f是输出电动机控制信号U、UB、V、VB、W、WB的三态输出缓冲器，输出的ON、OFF控制由双稳态多谐振荡器14的输出信号L进行。双稳态多谐振荡器14把CPU 17的控制信号作为设定输入，把以来自CPU 17的控制信号和来自外部的信号K为输入的AND电路14的输出作为复位输入。13a～13f是电动机控制信号U、UB、V、VB、W、WB的输出端子。
下面对动作进行说明。
在图6中，虽然有U相、V相、W相三相，但由于在动作上是相等的，则仅对U相进行说明。
图7是现有的电动机控制器电路的时序图。由同步用计时器3对来自振荡器1的时钟T进行分频，在溢出发生时，同步用计时器3输出脉冲A。通过该脉冲A，从三相逆变器波形发生计时器4a输出作为PWM输出波形的脉冲B1。
由CPU17来设定从启动电平设定寄存器20输出的信号O的电平，该信号O和脉冲信号A通过NAND电路21a输出信号M，同时，从反向器22、NAND电路21b输出信号N。在图7中表示信号O为高电平时的时序图，在此情况下，信号M与脉冲A同步而成为低电平输出，其结果，双稳态多谐振荡器23的输出D被设定为高电平，输出E被设定为低电平。接着，通过脉冲B1的下降沿，双稳态多谐振荡器23的输出进行反向，信号D变为低电平，信号E变为高电平。
空载时间计时器24a由CPU17设定防止短路时间td，与脉冲B1的上升沿和下降沿同步而输出PWM波形J。通过该信号J和双稳态多谐振荡器10a、10b对信号D、E形成td相位偏移的信号F、G。通过AND电路11a来取信号D、F的“与”而得到信号H。并且通过AND电路11b来取信号E、G的“与”而得到信号I。通过输出缓冲器12a、12b从输出端子13a、13b输出信号H、I，而得到电动机驱动波形U、UB。与得到上述的U、UB波形的过程相同，可以得到V、VB、W、WB的电动机驱动波形。输出对输出缓冲器12a～12f的输出进行控制的信号L的双稳态多谐振荡器14能够由CPU 17进行设定、复位，也能够由外部信号K进行复位，因此，能够通过CPU 17、外部信号K来实现电动机控制信号U、UB、V、VB、W、WB的输出的ON、OFF控制。
由于现有的电动机控制装置按上述那样构成，则只能得到控制信号U、UB反向的电平的波形，当发生外部事件(例如插入)时，不能改变三相输出周期和控制信号U、UB的输出电平。因此，能够进行控制的电动机的种类受到限制。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种电动机控制装置，能够通过发生多样的控制信号来进行范围更宽的种类的电动机的控制。
第一发明中所记载的发明的电动机控制装置，包括多个寄存器，能够通过中央处理电路进行数据的重写，对应于各相的控制信号而设置；移位寄存器，能够存储与多个寄存器的数量相同的位数的数据，通过从计时器部输出的预定脉冲来重新装载多个寄存器的值；控制信号生成装置，根据移位寄存器的输出信号而生成多相电动机的各相的控制信号。
第二发明中所记载的发明的电动机控制装置的计时器部，包括同步用计时器，发生同步用脉冲；波形发生用计时器，每当从同步用计时器所输出的脉冲发生时，开始进行计数，在预定的计数结束后，使输出信号的电平变化，通过该电平变化来使上述移位寄存器的移位动作开始；第一或电路，取从同步用计时器所输出的同步用脉冲与同步用计时器的计数值写入信号的逻辑和，提供给波形发生用计时器，同时，把存储在寄存器中数据作为使向移位寄存器进行重新装载的的动作开始的信号而提供给移位寄存器。
第三发明中所记载的发明的电动机控制装置，包括第二或电路，取第一或电路的输出与从中央处理电路所输出的重新装载指示信号的逻辑和，把存储在寄存器中的数据作为使向移位寄存器进行重新装载的的动作开始的信号而提供给移位寄存器。
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中
图1是表示本发明的实施例1的电动机控制装置的构成的电路图2是表示本发明的实施例1的电动机控制装置的各部分的信号定时的时序图；图3是表示本发明的实施例2的电动机控制装置的构成的电路图；图4是表示在本发明的实施例2的电动机控制装置中使周期变化时的信号的定时的时序图；图5是表示在本发明的实施例2的电动机控制装置中通过CPU进行向移位寄存器的数据传输而生成更多样的控制信号时的各部分信号的定时的时序图；图6是表示现有的内置了电动机控制器的微型计算机的构成的电路图；图7是现有的电动机控制器电路的时序图。
下面对本发明的实施例1进行说明。
实施例1图1是表示本发明的实施例1的电动机控制装置的构成的电路图。在该图中，1是振荡器，2是计时器部，16a是电动机控制器电路，17是统一控制全体的动作的CPU(中央处理电路)，19是作为数据的暂时保持和工作区等的存储器的RAM，18是预先存储控制程序等的ROM。由于振荡器1、计时器部2、CPU 17、ROM 18、RAM 19与图6所示的现有例子中的相同，则省略重复的说明。但是，CPU 17进行的各部分的控制，如下述这样，动作是不同的。
下面对电动机控制器电路16a的构成进行说明。8a是U相输出控制电路，包括寄存器5a、5b、5c、5d，能够通过来自CPU 17的控制来设定其值；移位寄存器6a、6b，通过脉冲信号A来设定存储在寄存器5a、5b中的数据，通过三相逆变器波形发生计时器(波形发生用计时器)4a的输出B1的下降沿，使数据移位；反向器7a，把移位寄存器6a的输出进行反向并输出信号D；移位寄存器6c、6d，通过脉冲信号A来设定存储在寄存器5c、5d中的数据，通过三相逆变器波形发生计时器4a的输出B1的下降沿，使数据移位；反向器7b，把移位寄存器6c的输出进行反向并输出信号E。
8b、8c分别是V相、W相输出控制电路，由于构成与8a相同而省略重复的说明。由于三相逆变器波形发生计时器(波形发生用计时器)4b、4c与三相逆变器波形发生计时器4a相同，则省略重复的说明。9a、9b、9c是设定防止短路时间的空载时间计时器，通过脉冲A的上升沿、脉冲B1的下降沿而动作，输出信号J。由于双稳态多谐振荡器(控制信号生成装置)10a，10b、由AND电路(控制信号生成装置)11a，11b所构成的U相防止短路控制电路(控制信号生成装置)8a、双稳态多谐振荡器(控制信号生成装置)10c，10d、由AND电路(控制信号生成装置)11c，11d所构成的V相防止短路控制电路(控制信号生成装置)8b、双稳态多谐振荡器(控制信号生成装置)10e，10f、由AND电路(控制信号生成装置)11e，11f所构成的W相防止短路控制电路(控制信号生成装置)8c、以及输出缓冲器(控制信号生成装置)12a～12f、输出端子13a～13f、双稳态多谐振荡器(控制信号生成装置)14、AND电路(控制信号生成装置)15与图6所示的现有例子相同，则省略重复的说明。
下面对其动作进行说明。
图2是表示本发明的实施例1的电动机控制装置的各部分的信号定时的时序图。在图1中，虽然是U相、V相、W相三相，但由于在动作上是相等的，则仅对U相进行说明。
由同步用计时器3对来自振荡器1的时钟T进行分频，在溢出发生时，同步用计时器3输出脉冲A。通过该脉冲A，从三相逆变器波形发生计时器4a输出作为PWM输出波形的脉冲B1。通过CPU 17的控制，分别给寄存器5a、5b设定“0”、“1”，分别给寄存器5c、5d设定“1”、“0”。虽然在图1中省略了连接，但寄存器5a、5b、5c、5d可以通过CPU17的控制来设定数据。
通过脉冲A的上升沿，寄存器5a、5b的值被重新装载到移位寄存器6a、6b中，经过反向器7a，信号D被设定为高电平。同样，寄存器5c、5d的值被重新装载到移位寄存器6c、6d中，经过反向器7b，信号E被设定为高电平。接着，通过脉冲B1的下降沿，移位寄存器6a、6b和移位寄存器6c、6d的值进行移位，信号D变为低电平，信号E变为高电平。
与以上动作同时进行，在脉冲A的下降沿之后，在区间t1中，通过CPU 17把寄存器5c、5d的值分别重写为“1”、“1”。这样一来，在区间t2中，通过脉冲A的上升沿，寄存器5c、5d的值被重新装载到移位寄存器6c、6d中。由于寄存器5c、5d的值在区间t1中被分别重写为“1”、“1”，则信号E成为低电平，通过脉冲B1的下降沿，移位寄存器6c、6d的值进行移位，而成为低电平。信号D成为与区间t1时相同的波形。对于区间t3、t4，进行与区间t2相同的动作，信号D、E为图2所示的波形。
接着，通过CPU 17来给空载时间计时器9a设定防止短路时间td，在脉冲A的上升沿和脉冲B1的下降沿时动作，而输出PWM波形J。通过该信号J和双稳态多谐振荡器10a、10b对信号D、E形成td相位偏移的信号F、G。通过AND电路11a来取信号D、F的逻辑积而得到信号H。并且通过AND电路11b来取信号E、G的逻辑积而得到信号I。信号H、I通过输出缓冲器12a、12b而从输出端子13a、13b输出，得到电动机控制信号U、UB。通过实施例1所得到的电动机控制信号U、UB的波形是在区间t1中得到与现有的电动机控制器电路相同的极性相反的波形，在区间t2～t4中，控制信号U得到信号电平发生变化的PWM波形，控制信号UB得到高电平的固定的信号。
如上述那样，在该实施例1中，得到与现有技术相同的反相的电动机驱动波形，同时，能够与U、UB独立而设定输出电平，并且，由于不会由电动机控制信号破坏外部的功率设备，也能设定必要的防止短路时间，而具有使相对应的电动机的种类范围变宽的效果。
实施例2图3是表示本发明的实施例2的电动机控制装置的构成的电路图。该电动机控制装置由CPU 17、ROM 18、RAM 19、振荡器1、计时器部2a、电动机控制电路16b所构成。在该图中，与图6所示的的现有技术或图1所示的实施例1相同的部分使用相同的标号而省略重复的说明。
计时器部2a具有同步用计时器3，把振荡器1的时钟信号T作为计数源，在溢出发生时，输出上升沿的脉冲；OR电路(第一或电路)25，把同步用计时器3的输出和同步用计时器3的计时器值写入信号作为输入，而输出脉冲A；OR电路(第二或电路)26，把脉冲A和来自CPU 17的触发信号作为输入，而输出脉冲Q；三相逆变器波形发生计时器4a～4c，根据脉冲A而输出输出脉冲B1～B3。三相逆变器波形发生计时器4a以一步方式动作。
下面对电动机控制电路16b进行说明。8a是U相输出控制电路，包括寄存器5a、5b，通过来自CPU 17的控制来设定其值；移位寄存器6a、6b，通过脉冲信号Q来设定寄存器5a、5b的数据，通过三相逆变器波形发生计时器4a的输出B1的下降沿，数据进行移位；反向器7a，使移位寄存器6a的输出进行反向而输出信号D；移位寄存器6c、6d，通过脉冲信号Q来设定寄存器5c、5d的数据，通过三相逆变器波形发生计时器4a的输出B1的下降沿，数据进行移位；反向器7b，使移位寄存器6c的输出进行反向而输出信号E。
8b、8c分别是V相输出电路、W相输出控制电路，构成与8a相同。9a、9b、9c是设定防止短路时间的空载时间计时器，在脉冲Q的上升沿、脉冲B1的下降沿时动作，输出信号J。由于由双稳态多谐振荡器10a，10b和AND电路11a，11b所构成的U相防止短路控制电路8a、由双稳态多谐振荡器10c，10d和AND电路11c，11d所构成的V相防止短路控制电路8b、由双稳态多谐振荡器10e，10f和AND电路11e，11f所构成的W相防止短路控制电路8c、输出缓冲器12a～12f、输出端子13a～13f、双稳态多谐振荡器14、AND电路15与现有例子和实施例1相同，而省略其说明。
下面对其动作进行说明。
图4是表示在本发明的实施例2的电动机控制装置中使周期变化时的信号的定时的时序图。在图4中，在区间t1中，由CPU 17分别给寄存器5a、5b设定“1”、“1”的数据，分别给寄存器5c、5d设定“1”、“0”的数据，与实施例1中说明的动作相同，生成图4所示的信号D、E。在区间t2中，在插入等外部事件发生时，通过CPU 17来停止同步用计时器3的动作，而给寄存器5a、5b设定“0”、“1”，给寄存器5c、5d设定“1”、“1”。
接着，当给同步用计时器3设定下一个区间t3时，信号P为上升沿，预先设定的寄存器5a、5b的值被设定给移位寄存器6a、6b，寄存器5c、5d的值被设定给移位寄存器6c、6d。信号D变为高电平，信号E变为低电平，同时，三相逆变器波形发生计时器4a的输出脉冲B1为上升沿。此后，通过CPU 17来使同步用计时器3的动作开始。在区间t3中，与实施例1的动作相同，在脉冲B1的下降沿上，由移位寄存器6a、6b、6c、6d进行移位动作，信号D、信号E都成为低电平。在区间t4中，重复进行区间t3的动作，信号D、信号E变为图4所示的那样。
空载时间计时器9a在脉冲Q的上升沿、脉冲B1的下降沿时动作，输出信号J。上述的信号D、E、J经过双稳态多谐振荡器10a、10b、AND电路11a、11b、输出缓冲器12a、12b而从输出端子13a、13b作为电动机控制信号U，UB输出。
接着，对由CPU 17进行的电动机控制信号的变化进行说明。图5是表示在本发明的实施例2的电动机控制装置各部分的信号定时的时序图。在图中，在区间t1中，与图4的动作相同而省略重复的说明。在区间t2中，在外部事件发生时，通过CPU 17给寄存器5a、5b设定“0”、“1”，给寄存器5c、5d设定“1”、“1”，然后，从CPU 17向OR电路26输出上升沿的触发脉冲。当从CPU 17向OR电路26提供上升沿的触发脉冲时，信号Q为上升沿，而把预先设定的寄存器5a、5b的值设定给移位寄存器6a、6b，把寄存器5c、5d的值设定给移位寄存器6c、6d。其结果，信号D为高电平，信号E为低电平。
然后，与触发脉冲B1的下降沿同步，而由移位寄存器6a、6b、6c、6d进行移位动作，信号D从高电平变为低电平，信号E仍为低电平。在区间t3、t4中，与图4所示的情况相同，进行周期的动作，成为图5所示的D、E的波形。空载时间计时器9a在信号Q的上升沿、脉冲B1的下降沿时动作，输出信号J。以上所述的信号D、E、J经过双稳态多谐振荡器10a、10b、AND电路11a、11b、输出缓冲器12a、12b而从输出端子13a、13b作为电动机控制信号U、UB输出。
图4的波形使电动机控制器的信号输出周期变化，同时，使输出电平变化，图5表示使电动机控制器的信号输出周期不变化而仅使输出电平变化时的动作。
如上述那样，该实施例2的电动机控制装置，在例如插入等外部事件发生时，能够进行三相输出周期和电动机控制信号U、UB的输出电平的变更或仅电动机控制信号U、UB的输出电平的变更，与实施例1相比，能够控制更多种类的电动机。
发明的效果如上述那样，根据第一发明中所记载的发明，具有多个寄存器，能够进行数据的重写，对应于各相的控制信号而设置；移位寄存器，能够存储与多个寄存器的数量相同的位数的数据，通过从计时器部所输出的预定脉冲来重新装载多个寄存器的值，根据移位寄存器的输出信号而生成多相电动机的各相的控制信号，由此，通过改变寄存器的写入数据，就能生成复杂的控制信号，而具有能够进行其他种类的电动机的控制的效果。
根据第二发明中所记载的发明，计时器部包括同步用计时器，发生同步用脉冲；波形发生用计时器，每当从同步用计时器所输出的脉冲发生时，开始进行计数，在预定的计数结束后，使输出信号的电平变化，通过该电平变化来使上述移位寄存器的移位动作开始；第一或电路，取从同步用计时器所输出的同步用脉冲与同步用计时器的计数值写入信号的逻辑和，提供给波形发生用计时器，由于把来自或电路的输出存储在寄存器中数据作为使向移位寄存器进行重新装载的的动作开始的信号而提供给移位寄存器，由此，就能通过同步用计时器的计数值写入信号来改变电动机控制信号的周期，而具有生成更多样的控制信号的效果。
根据第三发明中所记载的发明，取第一或电路的输出与从中央处理电路输出的重新装载指示信号的逻辑和，把存储在寄存器中的数据作为使向移位寄存器进行重新装载的的动作开始的信号而提供给移位寄存器，由此，能够与电动机控制信号的周期相独立地进行移位寄存器的重新装载，而具有生成更多样的控制信号的效果。
附图中的标号说明图1中1振荡器2计时器部3同步用计时器4a、4b、4c三相逆变器波形发生计时器(波形发生用计时器)5a、5b、5c、5d寄存器6a、6b、6c、6d移位寄存器8aU相输出控制电路8bV相输出控制电路8cW相输出控制电路9a～9c空载时间计时器10a～10f双稳态多谐振荡器(控制信号生成装置)11a～11fAND电路(控制信号生成装置)12a～12f输出缓冲器12(控制信号生成装置)14双稳态多谐振荡器(控制信号生成装置)15AND电路(控制信号生成装置)16a电动机控制器电路17CPU(中央处理电路)图3中1振荡器2计时器部3同步用计时器4a、4b、4c三相逆变器波形发生计时器(波形发生用计时器)5a、5b、5c、5d寄存器6a、6b、6c、6d移位寄存器8aU相输出控制电路8bV相输出控制电路8cW相输出控制电路9a～9c空载时间计时器16b电动机控制器电路25OR电路(第一或电路)26OR电路(第二或电路)图6中1振荡器2计时器部3同步用计时器20启动电平设定寄存器25aU相输出控制电路25bV相输出控制电路25cW相输出控制电路24a～24c空载时间计时器16电动机控制器电路
权利要求
1.一种电动机控制装置，用于控制多相电动机，其特征在于，包括中央处理电路，进行上述电动机控制装置的统一处理；计时器部，根据基准时钟产生预定脉冲；多个寄存器，能够通过上述中央处理电路进行数据的重写，对应于各相的控制信号而设置；移位寄存器，能够存储与上述多个寄存器的数量相同的位数的数据，通过从上述计时器部输出的上述预定脉冲来重新装载上述多个寄存器的值；控制信号生成装置，根据上述移位寄存器的输出信号而生成上述多相电动机的各相的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，计时器部包括同步用计时器，发生同步用脉冲；波形发生用计时器，每当从上述同步用计时器输出的脉冲发生时，开始进行计数，在预定的计数结束后，使输出信号的电平变化，通过该电平变化来使上述移位寄存器的移位动作开始；第一或电路，取从同步用计时器输出的同步用脉冲与上述同步用计时器的计数值写入信号的逻辑和，提供给上述波形发生用计时器，同时，把存储在寄存器中数据作为使向上述移位寄存器进行重新装载的的动作开始的信号而提供给上述移位寄存器。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，进一步包括第二或电路，取第一或电路的输出与从中央处理电路输出的重新装载指示信号的逻辑和，把存储在寄存器中的数据作为使向移位寄存器进行重新装载的的动作开始的信号而提供给上述移位寄存器。
全文摘要
本发明是为了解决能够进行控制的电动机的种类受到限制的问题。该电动机控制装置包括:中央处理电路,进行上述电动机控制装置的统一处理;计时器部,根据基准时钟产生预定脉冲;多个寄存器,能够通过上述中央处理电路进行数据的重写,对应于各相的控制信号而设置;移位寄存器,能够存储与上述多个寄存器的数量相同的位数的数据,通过从上述计时器部输出的上述预定脉冲来重新装载多个寄存器的值;控制信号生成装置,根据上述移位寄存器的输出信号而生成上述多相电动机的各相的控制信号。
文档编号H02P23/00GK1200596SQ9810373
公开日1998年12月2日 申请日期1998年1月27日 优先权日1997年5月22日
发明者松井秀夫, 黑岩通明, 西内泰树 申请人:三菱电气工程株式会社, 三菱电机株式会社