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公開番号2024174334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092100
出願日2023-06-05
発明の名称PWM制御装置およびPWM制御方法
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241210BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】デューティ指令が0%または100%の場合においても異常を検出できるとともに、PWM制御装置内で生じたPWM制御の異常を検出することを可能にする。
【解決手段】PWM制御装置100は、PWM制御信号SWの出力パルス幅Wactを取得する出力パルス幅取得手段12と、デューティ指令Drefの指令パルス幅Wrefを算出する指令パルス幅算出手段13と、出力パルス幅Wactと指令パルス幅Wrefとを比較することにより、PWM制御の異常の有無を判定する異常判定手段17とを備える。出力パルス幅取得手段12は、PWM制御信号SWの出力パルス幅を計測し、出力パルスが無いと判定された場合に、出力パルス幅の計測値を補正して、補正された出力パルス幅計測値を出力パルス幅Wactとする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＰＷＭ制御指令を生成する制御指令生成手段と、
前記ＰＷＭ制御指令に基づいて、被制御装置を制御するＰＷＭ制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記ＰＷＭ制御信号の出力パルス幅を取得する出力パルス幅取得手段と、
前記ＰＷＭ制御指令のパルス幅である指令パルス幅を算出する指令パルス幅算出手段と、
前記出力パルス幅と前記指令パルス幅とを比較することにより、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定する異常判定手段とを備え、前記出力パルス幅取得手段は、
前記ＰＷＭ制御信号の出力パルスの幅の計測値である出力パルス幅計測値を前記ＰＷＭ制御信号のエッジに基づいて計測するとともに、前記ＰＷＭ制御信号の出力パルスの有無を判定して前記出力パルスが無いと判定された場合に、前記出力パルス幅計測値を補正して、補正された前記出力パルス幅計測値を前記出力パルス幅とすることを特徴とするＰＷＭ制御装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記出力パルス幅取得手段は、
前記エッジを検出する出力パルスエッジ検出部と、
前記エッジに基づいて前記出力パルス幅計測値を計測する出力パルス幅計測部と、
前記ＰＷＭ制御信号の出力パルスの有無を判定するパルス有無判定部と、
前記出力パルスが無いと判定された場合に、前記出力パルス幅計測値を補正して、補正された前記出力パルス幅計測値を前記出力パルス幅とする出力パルス幅補正部とを備える請求項１に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項３】
前記出力パルス幅取得手段は、前記エッジの検出時刻を取得するエッジ時刻取得部をさらに備え、
前記パルス有無判定部は、前記エッジが最後に検出された時刻である最終エッジ検出時刻と現在時刻との差に基づいて前記出力パルスの有無を判定する請求項２に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項４】
前記出力パルス幅取得手段は、前記ＰＷＭ制御信号の信号レベルを取得する信号レベル取得部をさらに備え、
前記出力パルス幅補正部は、前記最終エッジ検出時刻における前記ＰＷＭ制御信号の信号レベルに基づいて前記出力パルス幅計測値を補正する請求項３に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項５】
前記制御信号生成手段は、ＰＷＭパルス周期により前記ＰＷＭ制御信号を生成し、
前記出力パルス幅補正部は、前記最終エッジ検出時刻における前記ＰＷＭ制御信号の信号レベルが「ハイ」である場合に、前記出力パルス幅計測値を前記ＰＷＭパルス周期に補正し、前記最終エッジ検出時刻における前記ＰＷＭ制御信号の信号レベルが「ロー」である場合に、前記出力パルス幅計測値をゼロに補正する請求項４に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項６】
前記制御信号生成手段は、ＰＷＭパルス周期により前記ＰＷＭ制御信号を生成し、
前記パルス有無判定部は、現在時刻と前記最終エッジ検出時刻との差が前記ＰＷＭパルス周期以上である場合に、前記出力パルスが無いと判定する請求項３または４に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項７】
前記被制御装置は、前記ＰＷＭ制御信号に応じて電力を供給されて動作する電動機を有するものであって、
前記ＰＷＭ制御装置は、前記電動機の回転状態を取得する回転状態取得手段をさらに備え、
前記異常判定手段は、前記出力パルス幅または前記指令パルス幅が一定値を継続する時間であるパルス幅固着時間を計測するパルス幅固着時間計測部を有し、前記回転状態に基づいて決まる時間と前記パルス幅固着時間との比較、および前記ＰＷＭ制御指令の理想値の時間変動の有無に基づいて、前記ＰＷＭ制御の異常の有無を判定する請求項１から５のいずれか１項に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項８】
前記回転状態取得手段は、少なくとも前記電動機の電気角周期を取得し、
前記異常判定手段は、前記理想値の時間変動があり、かつ、前記パルス幅固着時間が前記電気角周期の２分の１以上である場合に、前記ＰＷＭ制御に異常があると判定する請求項７に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項９】
前記出力パルス幅または前記指令パルス幅が一定値を継続する時間であるパルス幅固着時間を計測するパルス幅固着時間計測部をさらに備え、
前記異常判定手段により前記ＰＷＭ制御に異常があると判定され、かつ、前記パルス幅固着時間が予め定められた時間以上である場合に、
前記一定値がＰＷＭパルス周期である場合は前記ＰＷＭ制御の異常をオン固着異常と判定し、前記一定値がゼロである場合は前記ＰＷＭ制御の異常をオフ固着異常と判定する請求項１から５のいずれか１項に記載のＰＷＭ制御装置。
【請求項１０】
前記被制御装置は、前記ＰＷＭ制御信号に応じて電力を供給されて動作する電動機を有するものであって、
前記ＰＷＭ制御装置は、
前記電動機の回転状態を取得する回転状態取得手段と、
前記ＰＷＭ制御装置によるＰＷＭ制御が正常に動作しているか否かを判定する正常制御判定手段とをさらに備え、
前記正常制御判定手段は、前記異常判定手段の判定結果が異常無しである状態が前記回転状態に基づいて決まる時間以上継続した場合に、前記ＰＷＭ制御が正常に動作していると判定する請求項１から５のいずれか１項に記載のＰＷＭ制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、ＰＷＭ制御装置およびＰＷＭ制御方法に関するものである。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
流量制御バルブまたはモータ等の負荷装置の制御方法として、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が広く用いられている。ＰＷＭ制御では、ＰＷＭ制御装置によって生成したＰＷＭ制御信号を駆動回路に送信し、ＰＷＭ制御信号に応じた駆動信号を生成させる。生成された駆動信号は負荷装置に送信され、駆動信号により負荷装置が駆動される。このようなＰＷＭ制御においては、実行中のＰＷＭ制御に異常が無いかをチェックする必要がある。ここで、従来の制御回路の異常検出装置として、負荷の動作を制御する出力トランジスタに定周期のチェックパルスを入力し、このチェックパルスの反転パルスを取得して、チェックパルスのパルス幅と反転パルスのパルス幅とを比較することにより異常を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭ制御信号のレベルと駆動回路から出力される駆動信号のレベルとを逐次比較することにより、ＰＷＭ制御の異常検出を行う手法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６０－１１９４８０号公報
特開平１１－１４３５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような異常検出装置と同様の手法をＰＷＭ制御に適用する場合、デューティ指令が０％または１００％である場合のように出力パルスが見かけ上は存在しないとき、比較のためのパルス幅を取得できず異常を検出することができない。
また、特許文献２に開示されている手法のようにＰＷＭ制御信号のレベルと駆動信号のレベルとを比較する方法では、デューティ指令が０％または１００％の場合でも異常検出を行うことができるが、ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭ制御信号を異常検出の基準としているため、ＰＷＭ制御装置内の異常を検出できず、ＰＷＭ制御装置で定めたデューティ指令どおりのＰＷＭ制御信号がＰＷＭ制御装置から出力されているか否かは判定できない。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、デューティ指令が０％または１００％の場合においても異常を検出できるとともに、ＰＷＭ制御装置内で生じたＰＷＭ制御の異常を検出することができるＰＷＭ制御装置およびＰＷＭ制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願に開示されるＰＷＭ制御装置は、ＰＷＭ制御指令を生成する制御指令生成手段と、ＰＷＭ制御指令に基づいて、被制御装置を制御するＰＷＭ制御信号を生成する制御信号生成手段と、ＰＷＭ制御信号の出力パルス幅を取得する出力パルス幅取得手段と、ＰＷＭ制御指令のパルス幅である指令パルス幅を算出する指令パルス幅算出手段と、出力パルス幅と指令パルス幅とを比較することにより、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定する異常判定手段とを備え、出力パルス幅取得手段は、ＰＷＭ制御信号の出力パルスの幅の計測値である出力パルス幅計測値をＰＷＭ制御信号のエッジに基づいて計測するとともに、ＰＷＭ制御信号の出力パルスの有無を判定して出力パルスが無いと判定された場合に、出力パルス幅計測値を補正して、補正された出力パルス幅計測値を出力パルス幅とするものである。
【０００６】
また、本願に開示される他のＰＷＭ制御装置は、ＰＷＭ制御信号に応じた電力を供給されて動作する電動機を有する被制御装置にＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭ制御装置であって、ＰＷＭ制御指令を生成する制御指令生成手段と、ＰＷＭ制御指令に基づいて、ＰＷＭ制御信号を生成する制御信号生成手段と、ＰＷＭ制御信号の出力パルス幅を取得する出力パルス幅取得手段、およびＰＷＭ制御指令のパルス幅である指令パルス幅を算出する指令パルス幅算出手段の少なくとも一方と、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定する異常判定手段と、電動機の回転状態を取得する回転状態取得手段とを備え、異常判定手段は、出力パルス幅または指令パルス幅が一定値を継続する時間であるパルス幅固着時間を計測するパルス幅固着時間計測部を有し、回転状態に基づいて決まる時間とパルス幅固着時間との比較、およびＰＷＭ制御指令の理想値の時間変動の有無に基づいて、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定するものである。
【０００７】
また、本願に開示されるＰＷＭ制御方法は、ＰＷＭ制御指令を生成する制御指令生成工程と、ＰＷＭ制御指令に基づいて、被制御装置を制御するＰＷＭ制御信号を生成する制御信号生成工程と、ＰＷＭ制御信号の出力パルス幅を取得する出力パルス幅取得工程と、ＰＷＭ制御指令のパルス幅である指令パルス幅を算出する指令パルス幅算出工程と、出力パルス幅と指令パルス幅とを比較することにより、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定する異常判定工程とを備え、出力パルス幅取得工程において、ＰＷＭ制御信号の出力パルスの幅の計測値である出力パルス幅計測値をＰＷＭ制御信号のエッジに基づいて計測するとともに、ＰＷＭ制御信号の出力パルスの有無を判定して出力パルスが無いと判定した場合に、出力パルス幅計測値を補正して、補正された出力パルス幅計測値を出力パルス幅とするものである。
【０００８】
また、本願に開示される他のＰＷＭ制御方法は、ＰＷＭ制御信号に応じた電力を供給されて動作する電動機を有する被制御装置にＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭ制御方法であって、ＰＷＭ制御指令を生成する制御指令生成工程と、ＰＷＭ制御指令に基づいて、ＰＷＭ制御信号を生成する制御信号生成工程と、ＰＷＭ制御信号の出力パルス幅を取得する出力パルス幅取得工程、およびＰＷＭ制御指令のパルス幅である指令パルス幅を算出する指令パルス幅算出工程の少なくとも一方と、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定する異常判定工程と、電動機の回転状態を取得する回転状態取得工程とを備え、異常判定工程において、出力パルス幅または指令パルス幅が一定値を継続する時間であるパルス幅固着時間を計測し、回転状態に基づいて決まる時間とパルス幅固着時間との比較、およびＰＷＭ制御指令の理想値の時間変動の有無に基づいて、ＰＷＭ制御の異常の有無を判定するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示されるＰＷＭ制御装置またはＰＷＭ制御方法によれば、デューティ指令が０％または１００％の場合においても異常を検出できるとともに、ＰＷＭ制御装置内で生じたＰＷＭ制御の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１におけるＰＷＭ制御装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係る制御指令生成手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係る異常判定手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係る出力パルス幅取得手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態１に係るＰＷＭ制御信号と出力パルス幅計測値の関係を示す図であり、出力パルス幅計測値の補正をしない場合を示す図である。
実施の形態１に係るＰＷＭ制御信号と出力パルス幅計測値の関係を示す図であり、出力パルス幅計測値の補正をする場合を示す図である。
実施の形態１における、出力パルス無し判定の判定時間について説明する図である。
実施の形態１に係る制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。
実施の形態１におけるＰＷＭ制御装置の動作を示すフロー図である。
実施の形態１に係る出力パルス幅取得工程を示すフロー図である。
実施の形態１に係る異常判定工程を示すフロー図である。
実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態２に係る制御部の構成を示すブロック図である。
実施の形態２に係る制御指令生成手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態２に係る回転状態取得手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態２に係る異常判定手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態２において、電気角の時間波形とＵ相上側のＰＷＭ制御信号の時間波形とを比較する図である。
実施の形態２におけるＰＷＭ制御装置の動作を示すフロー図である。
実施の形態２に係る異常判定工程を示すフロー図である。
実施の形態３に係る制御部の構成を示すブロック図である。
実施の形態３に係る異常判定手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態３におけるＰＷＭ制御装置の動作を示すフロー図である。
実施の形態３に係る異常判定工程を示すフロー図である。
実施の形態４に係る異常判定手段の構成を示すブロック図である。
実施の形態４に係る異常判定工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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