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PWM制御装置、及び、PWM制御方法 新技術説明会

国内特許コード P150012039
整理番号 S2015-0120-N0
掲載日 2015年6月15日
出願番号 特願2014-224296
公開番号 特開2016-092951
出願日 平成26年11月4日(2014.11.4)
公開日 平成28年5月23日(2016.5.23)
発明者
  • 平田 光男
  • 鈴木 雅康
出願人
  • 国立大学法人宇都宮大学
発明の名称 PWM制御装置、及び、PWM制御方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】制御対象が線形性を有する場合に、制御対象を含むPWM制御システムを、線形性を有する離散時間システムにできるPWM制御装置を提供する。
【解決手段】PWM方式により、制御対象20の動作を制御するPWM制御装置10であって、パルス幅(△T[κ])と、パルス幅の中心(Ts/2+h[κ])におけるパルス幅中心の変位量h[κ]と、の二つのパルス波形を制御する信号を変数として与える制御信号生成部11と、制御信号生成部11から取得する制御信号に基づいて、制御対象20に印加するPWM波形を生成し、制御対象20に向けて出力する波形生成部15と、を備えることを特徴とする。Ts:サンプリング周期
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


PWMは、制御対象、例えばモータの動作を制御する際に、印加電圧を連続的に変化させるのではなく、パルス波の幅を変化させる、つまりデューティー比を変化させることで、印加電圧を変化させるのと同様の効果を果たす。PWMは、スイッチングがonの状態とoffの状態しかないので(図6(b)参照)、駆動回路の損失が極めて少なく、効率の高い制御手法である。なお、デューティー比は、パルス波の幅(デューティー)をΔT,サンプリング周期をTsとすると、以下で定義される(図6(a)参照)。
デューティー比:ΔT/Ts



PWM制御は、制御対象が線形システムであっても、PWM入力で駆動すると、そのシステムは非線形特性を示す。そこで、非特許文献1に示されるように、「PWMホールド離散化」と称される、線形性の高い離散時間モデルを求める手法が提案されている。
この手法は、図6(c)に示すように、パルス幅:△T[κ]を可変にすることを要旨とする。この手法は、現在、種々の用途のPWM制御に適用されている(例えば、特許文献1)が、離散化誤差の大きさは、制御対象の特性又はサンプリング周期に依存する。

産業上の利用分野


本発明は、パルス波のデューティー比を変化させて変調するパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式により、制御対象の動作を制御するPWM制御装置であって、
パルス幅(△T[κ])と、
パルス幅中心(Ts/2+h[κ])におけるパルス幅中心の変位量h[κ]と、の二つのパルス波形を制御する制御信号を変数として与える制御信号生成部と、
前記制御信号生成部から取得する前記制御信号に基づいて、前記制御対象に印加するPWM波形を生成し、前記制御対象に向けて出力する波形生成部と、
を備えることを特徴とするPWM制御装置。
Ts:サンプリング周期

【請求項2】
前記制御信号生成部は、
前記制御対象の動作を制御する際に、
前記制御対象について与えられる、前記△T[κ]と前記h[κ]に関する非線形な離散時間状態方程式に、仮想入力uを導入して、前記△T[κ]と前記h[κ]を計算し、
前記波形生成部は、
計算された前記△T[κ]と前記h[κ]を取得して、前記PWM波形を生成する、
請求項1に記載のPWM制御装置。

【請求項3】
前記制御信号生成部は、
前記制御対象について与えられる、前記△T[κ]と前記h[κ]に関する非線形な離散時間状態方程式に、仮想入力uを導入することによって予め求められている、前記仮想入力uに対する前記△T[κ]と前記h[κ]の関連データを保持し、
前記波形生成部は、
前記関連データを取得して、前記PWM波形を生成する、
請求項1に記載のPWM制御装置。

【請求項4】
パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式により、制御対象の動作を制御するPWM制御方法であって、
パルス幅(△T[κ])と、
パルス幅の中心(Ts/2+h[κ])におけるパルス幅中心の変位量h[κ]と、の二つのパルス波形を制御する信号を変数として、前記制御対象に印加するPWM波形を生成し、前記制御対象に向けて印加する、
ことを特徴とするPWM制御方法。
Ts:サンプリング周期

【請求項5】
前記制御対象に向けて印加される前記PWM波形は、
前記制御対象の動作を制御する際に、
前記制御対象について与えられる、前記△T[κ]と前記h[κ]に関する非線形な離散時間状態方程式に、仮想入力uを導入して計算される前記△T[κ]と前記h[κ]に基づいて、生成される、
請求項4に記載のPWM制御方法。

【請求項6】
前記制御対象に向けて印加される前記PWM波形は、
前記制御対象について与えられる、前記△T[κ]と前記h[κ]に関する非線形な離散時間状態方程式に、仮想入力uを導入することによって予め求められている、前記仮想入力uに対する前記△T[κ]と前記h[κ]の関連データに基づいて、生成される、
請求項4に記載のPWM制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014224296thum.jpg
出願権利状態 公開
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