JP2008228529A - Method and apparatus for driving control of permanent magnet synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変増幅度のアナログ増幅器を用いることなく永久磁石同期モータを駆動制御することのできる永久磁石同期モータの駆動制御方法、および、当該駆動制御方法を採用した廉価な構成の永久磁石同期モータの駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a permanent magnet synchronous motor drive control method capable of driving and controlling a permanent magnet synchronous motor without using a variable amplification analog amplifier, and an inexpensive permanent magnet synchronization employing the drive control method. The present invention relates to a motor drive control device.
ACサーボモータとして永久磁石同期モータが知られており、この永久磁石同期モータを効率良く回転駆動するためには、その回転子の回転位置を検出し、回転位置に応じて決まる正弦波電流あるいは矩形波電流を電機子巻線に流す必要がある。回転子の回転位置を検出するためのセンサとしては、一般に、高精度なセンサであるレゾルバやエンコーダが用いられている。これらのセンサはデジタル信号を出力するので、信号処理にマイクロプロセッサを使うのが合理的である。マイクロプロセッサは位置情報から例えば正弦波状の電流信号を生成する。しかし、この構成ではモータ駆動制御装置が複雑化するので、あまり高度な制御が必要でない用途には向かない。 A permanent magnet synchronous motor is known as an AC servo motor. In order to efficiently drive this permanent magnet synchronous motor, the rotational position of the rotor is detected, and a sine wave current or a rectangular shape determined according to the rotational position. It is necessary to pass a wave current through the armature winding. As a sensor for detecting the rotational position of the rotor, a resolver or an encoder that is a highly accurate sensor is generally used. Since these sensors output digital signals, it is reasonable to use a microprocessor for signal processing. The microprocessor generates, for example, a sinusoidal current signal from the position information. However, since this configuration complicates the motor drive control device, it is not suitable for applications that do not require a high degree of control.
これに対して、高精度な位置決め制御などを必要としない用途向けのモータ駆動制御装置としては、図2に示す構成のものが知られている。この図には、3相の永久磁石同期モータ100の駆動制御装置110の概略構成を示してある。回転子101の位置をアナログセンサである2個の磁気センサ102、103を用いて検出し、これらの磁気センサ102、103から得られる正弦波状の検出信号をアナログ増幅するようになっている。磁気センサ102、103には予め定められた制御電流が供給される。
On the other hand, as a motor drive control device for an application that does not require highly accurate positioning control or the like, the configuration shown in FIG. 2 is known. This figure shows a schematic configuration of the drive control device 110 of the three-phase permanent magnet synchronous motor 100. The position of the rotor 101 is detected using two
かかる駆動制御装置110では、アナログ増幅器として可変増幅度のアナログ乗算器111、112が用いられており、電流指令Io(要求モータトルクまたは要求モータ速度)に応じて、磁気センサ102、103から得られる正弦波状の検出信号の振幅を増減している。しかる後に、電機子電流のフィードバック値との偏差を取り、これらを一定倍率の増幅器113、114によって増幅すると共に、残りの相の正弦波信号を演算器116を介して生成して同じく増幅器115を介して一定倍率で増幅している。このようにして得られた3相の電機子電流を各相の電機子巻線104〜106に供給して、永久磁石同期モータ100を駆動制御している。
In the drive control device 110, analog multipliers 111 and 112 with variable amplification are used as analog amplifiers, which are obtained from the
ここで、可変増幅度のアナログ増幅器は現在では高周波などの限定された用途以外にはあまり使われていない。同一機能をマイクロプロセッサを使ってソフトウェアで実現した方が廉価であり、しかも精度も良いからである。このため、マイクロプロセッサを使うのであれば、センサもそれに合わせた高精度なものを使うことになる。 Here, the variable amplification analog amplifier is not so often used except for limited applications such as high frequency. This is because it is cheaper to realize the same function by software using a microprocessor, and the accuracy is better. For this reason, if a microprocessor is used, a highly accurate sensor corresponding to that is used.
このような訳で、アナログセンサを用いた同期モータ制御は普及しておらず、高度な制御が必要でない用途に適した永久磁石同期モータの駆動制御方法および駆動制御装置が無いというのが現状である。 For this reason, synchronous motor control using analog sensors is not widespread, and there is currently no permanent magnet synchronous motor drive control method and drive control device suitable for applications that do not require advanced control. is there.
本発明の課題は、この点に鑑みて、高精度な検出器やマイクロプロセッサを使わず、また可変増幅度のアナログ増幅器も使うことなく、アナログセンサである磁気センサを用いて永久磁石同期モータを駆動制御可能な駆動制御方法、および、当該駆動制御方法を採用した廉価で簡単な構成の駆動制御装置を提案することにある。 In view of this point, an object of the present invention is to provide a permanent magnet synchronous motor using a magnetic sensor, which is an analog sensor, without using a high-precision detector or microprocessor, and without using a variable amplification analog amplifier. It is an object to propose a drive control method capable of drive control, and a drive control device having a low-cost and simple configuration employing the drive control method.
上記の課題を解決するために、本発明の永久磁石同期モータの駆動制御方法は、
永久磁石同期モータにおける回転子の回転磁界をホール素子などの磁気センサにより検出し、
当該磁気センサの検出信号の振幅がモータ要求トルクに応じて増減するように、当該磁気センサに供給される制御電流を制御し、
モータ要求トルクに応じて調整された振幅を備えた前記磁気センサの検出信号を一定倍率で増幅して電機子電流を生成することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the drive control method of the permanent magnet synchronous motor of the present invention is:
The rotating magnetic field of the rotor in the permanent magnet synchronous motor is detected by a magnetic sensor such as a Hall element,
Control the control current supplied to the magnetic sensor so that the amplitude of the detection signal of the magnetic sensor increases or decreases according to the motor required torque,
The armature current is generated by amplifying the detection signal of the magnetic sensor having the amplitude adjusted according to the motor required torque at a constant magnification.
一般に、アナログセンサを用いて回転子の回転磁界を検出する場合には、その検出信号の振幅が一定となるように制御される。磁気センサの場合、その検出信号は回転子の回転磁界に比例して変化すると共に、当該磁気センサに供給される制御電流にも比例する。たとえばホール素子の場合、その検出信号は磁界に比例すると共に直流の制御電流に比例する。通常は、磁気センサに供給される制御電流は、その検出信号ができるだけ大きくなるような一定値に設定される。磁気センサに供給される制御電流を増減できるようにしておけば、その検出信号もそれに比例して増減する。 In general, when detecting a rotating magnetic field of a rotor using an analog sensor, the detection signal is controlled to have a constant amplitude. In the case of a magnetic sensor, the detection signal changes in proportion to the rotating magnetic field of the rotor and also in proportion to the control current supplied to the magnetic sensor. For example, in the case of a Hall element, the detection signal is proportional to the magnetic field and proportional to the DC control current. Normally, the control current supplied to the magnetic sensor is set to a constant value so that the detection signal becomes as large as possible. If the control current supplied to the magnetic sensor can be increased or decreased, the detection signal also increases or decreases in proportion thereto.
本発明では、この点に着目して、磁気センサに供給される制御電流を、モータ要求トルクに応じて増減させることにより、その検出信号の振幅をモータ要求トルクに応じて増減させるようにしている。この結果、検出信号をモータ要求トルクに応じて増幅させるための可変増幅度のアナログ乗算器が不要となり、一定の増幅度で検出信号を増幅するだけで、必要とされる電機子電流を得ることができる。 In the present invention, paying attention to this point, the amplitude of the detection signal is increased or decreased according to the motor required torque by increasing or decreasing the control current supplied to the magnetic sensor according to the motor required torque. . As a result, an analog multiplier having a variable amplification factor for amplifying the detection signal in accordance with the motor required torque becomes unnecessary, and the required armature current can be obtained simply by amplifying the detection signal with a constant amplification factor. Can do.
したがって、本発明の方法によれば、可変増幅度の増幅器を必要とせず、一定増幅度の増幅器だけで永久磁石同期モータの駆動制御装置を構成でき、レゾルバ、エンコーダや、マイクロプロセッサを使った場合に比べて、簡単な構成で廉価な駆動制御装置を実現できる。 Therefore, according to the method of the present invention, a drive control device for a permanent magnet synchronous motor can be configured with only a constant amplification amplifier without the need for a variable amplification amplifier, and when a resolver, encoder, or microprocessor is used. Compared to the above, an inexpensive drive control device can be realized with a simple configuration.
ここで、一般的に使用されている3相の永久磁石同期モータの場合には、回転子の回転に伴って位相が120度異なる検出信号を出力するように少なくとも2個のホール素子を配置し、各ホール素子から得られる正弦波電流に基づき、U、V、W相の3相の正弦波電流を生成し、これら各相の正弦波電流を一定倍率で増幅して各相の電機子電流を生成すればよい。 Here, in the case of a commonly used three-phase permanent magnet synchronous motor, at least two Hall elements are arranged so as to output detection signals whose phases differ by 120 degrees as the rotor rotates. Based on the sine wave current obtained from each Hall element, three-phase sine wave currents of U, V, and W phases are generated, and the sine wave currents of the respective phases are amplified at a constant magnification to obtain the armature current of each phase. Should be generated.
また、一般には電機子巻線に流れる電機子電流をフィードバックさせる電流ループを設け、磁気センサの検出信号とフィードバック電流の偏差を一定倍率で増幅して電機子電流が生成される。 In general, a current loop for feeding back the armature current flowing through the armature winding is provided, and the armature current is generated by amplifying the deviation between the detection signal of the magnetic sensor and the feedback current at a constant magnification.
次に、本発明は、ホール素子などの磁気センサにより検出される回転子の磁極位置に基づき永久磁石同期モータを駆動制御する永久磁石同期モータの駆動制御装置において、モータ要求トルクに応じて前記磁気センサの検出信号の振幅が増減するように、当該磁気センサに供給する制御電流を制御する電流制御手段と、前記永久磁石同期モータの電機子巻線に流れる電機子電流をフィードバックさせる電流フィードバックループと、前記磁気センサの検出信号と前記電機子電流のフィードバック値の偏差を一定倍率で増幅して電機子電流を生成する増幅器とを有していることを特徴としている。 Next, according to the present invention, there is provided a permanent magnet synchronous motor drive control device for driving and controlling a permanent magnet synchronous motor based on a magnetic pole position of a rotor detected by a magnetic sensor such as a Hall element. Current control means for controlling the control current supplied to the magnetic sensor so that the amplitude of the detection signal of the sensor increases and decreases, and a current feedback loop for feeding back the armature current flowing in the armature winding of the permanent magnet synchronous motor; And an amplifier that amplifies a deviation between a detection signal of the magnetic sensor and a feedback value of the armature current at a constant magnification to generate an armature current.
本発明では、永久磁石同期モータの回転子の回転磁界を検出する磁気センサに供給される制御電流を、モータ要求トルクに応じて増減させることにより、その検出信号の振幅をモータ要求トルクに応じて増減させるようにしている。この結果、検出信号をモータ要求トルクに応じて増幅させるための可変増幅度のアナログ乗算器が不要となり、一定の増幅度で検出信号を増幅するだけで、電機子電流を得ることができる。 In the present invention, the control current supplied to the magnetic sensor for detecting the rotating magnetic field of the rotor of the permanent magnet synchronous motor is increased / decreased according to the motor required torque, so that the amplitude of the detection signal is increased according to the motor required torque. Increase or decrease. As a result, an analog multiplier having a variable amplification factor for amplifying the detection signal in accordance with the motor required torque is not required, and an armature current can be obtained simply by amplifying the detection signal with a constant amplification factor.
したがって、本発明の方法によれば、可変増幅度の増幅器を必要とせず、一定増幅度の増幅器だけで永久磁石同期モータの駆動制御装置を構成でき、レゾルバ、エンコーダや、マイクロプロセッサを使った場合に比べて、簡単な構成で廉価な駆動制御装置を実現できる。 Therefore, according to the method of the present invention, a drive control device for a permanent magnet synchronous motor can be configured with only a constant amplification amplifier without the need for a variable amplification amplifier, and when a resolver, encoder, or microprocessor is used. Compared to the above, an inexpensive drive control device can be realized with a simple configuration.
以下に、図面を参照して、本発明を適用した永久磁石同期モータの駆動制御装置の実施の形態を説明する。 Embodiments of a drive control apparatus for a permanent magnet synchronous motor to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
図1は本実施の形態に係る永久磁石同期モータおよびその駆動制御装置の主要部分を示す概略ブロック図である。永久磁石同期モータ1は3相モータであり、永久磁石2が120度間隔で取り付けられた回転子3と、各相U、V、Wの電機子巻線4U、4V、4Wを備えた固定子とを備えている。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing main parts of a permanent magnet synchronous motor and its drive control device according to the present embodiment. The permanent magnet synchronous motor 1 is a three-phase motor, and a stator having a
永久磁石同期モータ1には、界磁磁極の回転位置を検出するために、磁気センサとして2個のホール素子5U、5Vが取り付けられている。これらのホール素子5U、5Vは、位相差が120度の正弦波状の検出信号が得られるように配置されている。
The permanent magnet synchronous motor 1 is provided with two
駆動制御装置10は、モータ要求トルクあるいはモータ要求速度に対応する電流指令に応じた制御電流Ihをホール素子5U、5Vに供給するホール素子駆動回路11(電流制御手段)を備えている。各ホール素子5U、5Vの正弦波状の検出信号S(5U)、S(5V)は、U相およびV相の電流指令として減算器12、13に供給される。減算器12、13には、電流センサ14、15によって検出された電機子巻線4U、4Vに流れている電機子電流が電流フィードバックループ16を介してフィードバックされている。減算器12において、U相電流指令とU相電流フィードバックとの差が算出され、減算器13において、V相電流指令とV相電流フィードバックとの偏差が算出される。これらの偏差が、それぞれ、一定増幅度の増幅器17、18を介して増幅されて、U相電機子電流IuおよびV相電機子電流Ivが生成される。
The drive control device 10 includes a Hall element drive circuit 11 (current control means) that supplies a control current Ih corresponding to a current command corresponding to a motor required torque or a motor required speed to the
また、減算器12、13で算出されたU相およびV相の偏差に基づき、演算器16においてW相電流指令が生成され、これが一定増幅度の増幅器19を介して増幅されて、W相電機子電流Iwが生成される。各相の電機子電流Iu、IvおよびIwが各相の電機子巻線4U、4V、4Wに供給され、回転子2が回転駆動される。
Further, based on the deviation between the U phase and the V phase calculated by the
ここで、ホール素子5U、5Vの制御電流Ihは、ホール素子駆動回路11において、電流指令Ioに比例するように生成される。電流指令Ioが増減すると、それに比例してホール素子5U、5Vの制御電流Ihも増減する。この結果、これらの検出信号S(5U)、S(5V)の振幅も比例して増減する。なお、電機子電流の極性を逆転するには電流指令を負としてもよいし、指令値はそのままとしてホール素子5U、5Vの制御電流を負に切り替える構成としてもよい。
Here, the control current Ih of the
このように、本例では、各ホール素子5U、5Vの検出信号S(5U)、S(5V)に基づき生成される各相の電機子電流Iu、Iv、Iwは電流指令に比例して増減したものとなる。これは、従来において可変増幅度のアナログ乗算器を介して得られた信号と同一のものである。したがって、一定増幅度の増幅器17、18、19のみを用いて各相の電機子電流を発生させることができる。
Thus, in this example, the armature currents Iu, Iv, Iw of each phase generated based on the detection signals S (5U), S (5V) of the
なお、磁界の検出は、回転子2の磁界を直接検出してもよいが、回転子2に取り付けた別の永久磁石の磁界を検出するようにしてもよい。また、磁気センサとしてホール素子以外の磁気センサを用いることもできる。さらに、本例は3相の永久磁石同期モータに関するものであるが、3相以外の永久磁石同期モータに対しても本発明を同様に適用可能なことは勿論である。
In addition, although the magnetic field of the
1 永久磁石同期モータ
2 永久磁石
3 回転子
4U、4V、4W 電機子巻線
5U、5V ホール素子
10 駆動制御装置
11 ホール素子駆動回路
12、13 減算器
14、15 電流センサ
16 演算器
17、18、19 増幅器
Ih 制御電流
Iu、IV、Iw 電機子電流
Io 電流指令
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Permanent magnet
Claims (4)
当該磁気センサの検出信号の振幅がモータ要求トルクに応じて増減するように、当該磁気センサに供給される制御電流を制御し、
モータ要求トルクに応じて調整された振幅を備えた前記磁気センサの検出信号を一定倍率で増幅して電機子電流を生成する、
ことを特徴とする永久磁石同期モータの駆動制御方法。 The rotating magnetic field of the rotor in the permanent magnet synchronous motor is detected by a magnetic sensor such as a Hall element,
Control the control current supplied to the magnetic sensor so that the amplitude of the detection signal of the magnetic sensor increases or decreases according to the motor required torque,
Amplifying a detection signal of the magnetic sensor having an amplitude adjusted according to a motor required torque to generate an armature current by amplifying at a constant magnification;
A drive control method for a permanent magnet synchronous motor.
前記永久磁石同期モータは3相モータであり、
前記回転子の回転に伴って位相差が120度の検出信号を出力するように少なくとも2個のホール素子を配置し、
各ホール素子から得られる正弦波状の検出信号を一定倍率で増幅して、各相の電機子電流を生成することを特徴とする永久磁石同期モータの駆動制御方法。 In claim 1,
The permanent magnet synchronous motor is a three-phase motor,
Arrange at least two Hall elements so as to output a detection signal having a phase difference of 120 degrees as the rotor rotates.
A drive control method for a permanent magnet synchronous motor, wherein a sinusoidal detection signal obtained from each Hall element is amplified at a constant magnification to generate an armature current of each phase.
電機子巻線に流れる電機子電流をフィードバックする電流フィードバックループを設け、
前記磁気センサの検出信号とフィードバック電流の偏差を一定倍率で増幅することにより前記電機子電流を生成することを特徴とする永久磁石同期モータの駆動制御方法。 In claim 1 or 2,
Provide a current feedback loop that feeds back the armature current flowing in the armature winding,
A drive control method for a permanent magnet synchronous motor, wherein the armature current is generated by amplifying a deviation between a detection signal of the magnetic sensor and a feedback current at a constant magnification.
モータ要求トルクに応じて前記磁気センサの検出信号の振幅が増減するように、当該磁気センサに供給する制御電流を制御する電流制御手段と、
前記永久磁石同期モータの電機子巻線に流れる電機子電流をフィードバックする電流フィードバックループと、
前記磁気センサの検出信号と前記電機子電流の電流フィードバックの偏差を一定倍率で増幅して電機子電流を生成する増幅器と、
を有していることを特徴とする永久磁石同期モータの駆動制御装置。 In a permanent magnet synchronous motor drive control device that drives and controls a permanent magnet synchronous motor based on a magnetic pole position of a rotor detected by a magnetic sensor such as a Hall element,
Current control means for controlling a control current supplied to the magnetic sensor so that the amplitude of the detection signal of the magnetic sensor increases or decreases according to the motor required torque;
A current feedback loop for feeding back an armature current flowing in the armature winding of the permanent magnet synchronous motor;
An amplifier that amplifies a deviation of a current feedback of the detection signal of the magnetic sensor and the armature current at a constant magnification to generate an armature current;
A drive control apparatus for a permanent magnet synchronous motor.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105322748A (en) * | 2014-08-05 | 2016-02-10 | 章昭晖 | Seven-phase winding permanent magnet synchronous brushless direct current motor and control method therefor |
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2007
- 2007-03-15 JP JP2007067079A patent/JP2008228529A/en active Pending
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