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JP2015220928A - Motor control device - Google Patents

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JP2015220928A
JP2015220928A JP2014104607A JP2014104607A JP2015220928A JP 2015220928 A JP2015220928 A JP 2015220928A JP 2014104607 A JP2014104607 A JP 2014104607A JP 2014104607 A JP2014104607 A JP 2014104607A JP 2015220928 A JP2015220928 A JP 2015220928A
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JP
Japan
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duty ratio
command
motor
reference duty
rotational speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014104607A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
常利 藤田
Tsunetoshi Fujita
常利 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asmo Co Ltd
Original Assignee
Asmo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid irregularity in rotational speed of a motor.SOLUTION: A microcomputer 31 calculates a duty ratio on the basis of a speed command received from an air-conditioner ECU 82. In a case where an error between the calculated duty ratio and a reference duty ratio that is the closest to the duty ratio is within a predetermined range, the reference duty ratio is used as a command duty ratio. In a case where the error is larger than an upper limit value of the predetermined range, a reference duty ratio higher by one level than the reference duty ratio is used as the command duty ratio. In a case where the error is smaller than a lower limit value of the predetermined range, a reference duty ratio smaller by one level than the reference duty ratio is used as the command duty ratio. A target rotation number of a motor 16 is calculated on the basis of the command duty ratio. An inverter circuit 41 switches FETs 41A-41F on the basis of the target rotation number to convert a DC power supplied from a battery 80 into an AC power and to supply the AC power to the motor 16.

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device.

ブラシレスDCモータは、回転力を出力する出力軸の周方向に設けられた永久磁石で構成されたロータを有し、さらにロータの周方向の近傍には、一種の電磁石であるステータが複数設けられている。ブラシレスDCモータは、各ステータのコイルに印加する電圧を変化させることにより、ステータを構成する電磁石の各々の磁界の極性及び磁束密度が、所定の回転方向で変化する、いわゆる回転磁界を発生させることにより、ロータを回転させる。   A brushless DC motor has a rotor composed of permanent magnets provided in the circumferential direction of an output shaft that outputs rotational force, and a plurality of stators that are a kind of electromagnet are provided in the vicinity of the circumferential direction of the rotor. ing. The brushless DC motor generates a so-called rotating magnetic field in which the magnetic field polarity and magnetic flux density of each of the electromagnets constituting the stator change in a predetermined rotation direction by changing the voltage applied to each stator coil. To rotate the rotor.

ステータのコイルに印加される電圧は、例えば、直流電源であるバッテリの電力をFET(電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子で構成されたインバータ回路によって生成させる。インバータ回路は、マイコン等の制御回路が出力したデューティ比の指令に基づいてスイッチング素子をオンオフさせてブラシレスDCモータ(以下、「モータ」と称する)のステータのコイルに印加する電圧を生成する。   The voltage applied to the coil of the stator is generated, for example, by an inverter circuit composed of a switching element such as a FET (Field Effect Transistor), which is the power of a battery that is a DC power supply. The inverter circuit generates a voltage to be applied to a stator coil of a brushless DC motor (hereinafter referred to as “motor”) by turning on and off the switching element based on a duty ratio command output by a control circuit such as a microcomputer.

しかしながら、制御回路であるマイコンは、モータのコイルに印加する電圧のデューティ比の決定に加え、インバータ回路から出力された電圧のフィードバック、又はロータの位置を検知するホール素子からの信号の読み取り等を割り込み処理によって実行する。かかる割り込み処理によってデューティ比の算出処理が遅延し、その結果、算出されたデューティ比にばらつきが生じ、モータの回転速度が小刻みに変動する、いわゆる回転リプルと呼ばれる不整が生じるという問題があった。   However, in addition to determining the duty ratio of the voltage applied to the motor coil, the microcomputer, which is the control circuit, performs feedback of the voltage output from the inverter circuit or reading of the signal from the Hall element that detects the rotor position. Execute by interrupt processing. Due to such interruption processing, the duty ratio calculation processing is delayed, and as a result, there is a problem that the calculated duty ratio varies and an irregularity called so-called rotation ripple occurs in which the rotation speed of the motor fluctuates little by little.

特許文献1には、モータに供給される電力が過電流となった場合に、モータのコイルに印加する電圧のデューティ比を所定の水準まで低下させて、モータの回転速度の不整を回避するファンモータ制御装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses a fan that avoids an irregular rotation speed of a motor by reducing a duty ratio of a voltage applied to a motor coil to a predetermined level when electric power supplied to the motor becomes an overcurrent. A motor control device is disclosed.

特許文献2には、ロータが回転したことにより生じた誘起電圧の信号をデジタル化したロータ位置を示す信号に存在するノイズを除外することで、モータの回転速度の不整を回避するブラシレスモータの制御装置が開示されている。   Patent Document 2 discloses a control of a brushless motor that eliminates noise present in a signal indicating a rotor position obtained by digitizing an induced voltage signal generated by rotating the rotor, thereby avoiding irregular rotation speed of the motor. An apparatus is disclosed.

特開2008−263668号公報JP 2008-263668 A 特開2013−13279号公報JP 2013-13279 A

しかしながら、特許文献1に記載のファンモータ制御装置は、モータのコイルに印加する電圧のデューティ比を低下させて、モータの回転の不整を回避しているので、モータを所望の回転速度で安定して回転させる場合に難があるという問題点があった。   However, since the fan motor control device described in Patent Document 1 reduces the duty ratio of the voltage applied to the motor coil to avoid irregular rotation of the motor, the motor is stabilized at a desired rotational speed. There is a problem that there is a difficulty in rotating.

特許文献2に記載のブラシレスモータの制御装置は、ロータ位置を示す信号のエッジに相当する部分の一部をノイズとして除外するので、ロータ位置の正確な算出に難があり、結果として、モータの回転速度を変化させた場合に、回転速度の不整を生じるおそれがあった。   Since the brushless motor control device described in Patent Document 2 excludes a part of the signal corresponding to the edge of the signal indicating the rotor position as noise, it is difficult to accurately calculate the rotor position. When the rotational speed is changed, the rotational speed may be irregular.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、回転速度の不整を回避できるモータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a motor control device capable of avoiding irregular rotation speeds.

前記課題を解決するために、請求項1記載のモータ制御装置は、目標回転速度を連続する複数の目標回転速度範囲毎に区分した場合の前記複数の目標回転速度範囲毎に、前記複数の目標回転速度範囲の各々の目標回転速度を代表しかつ段階的に設定された複数の代表目標回転速度の各々に対応する基準デューティ比を記憶した記憶部と、入力された回転速度指令に対応するデューティ比を算出し、算出したデューティ比と大きさが該算出したデューティ比に最も近い基準デューティ比との相違を表す度合いが所定範囲内の場合には、該最も近い基準デューティ比を指令デューティ比として設定し、前記相違を表す度合いが前記所定範囲の上限値より大きい場合には、前記最も近い基準デューティ比より1段階大きい基準デューティ比を指令デューティ比として設定し、前記相違を表す度合いが前記所定範囲の下限値より小さい場合には、前記最も近い基準デューティ比より1段階小さい基準デューティ比を指令デューティ比として設定する設定部と、前記指令デューティ比に対応した代表目標回転速度を設定する目標回転速度設定部と、複数のスイッチング素子を備え、前記代表目標回転速度に基づいて前記複数のスイッチング素子をオンオフすることによりバッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給する電力変換供給部と、を含んでいる。   In order to solve the problem, the motor control device according to claim 1, wherein the target rotational speed is divided into a plurality of target rotational speed ranges when the target rotational speed is divided into a plurality of continuous target rotational speed ranges. Representing each target rotational speed in the rotational speed range and storing a reference duty ratio corresponding to each of a plurality of representative target rotational speeds set in stages, and a duty corresponding to the input rotational speed command If the degree of difference between the calculated duty ratio and the reference duty ratio closest to the calculated duty ratio is within a predetermined range, the closest reference duty ratio is used as the command duty ratio. If the degree of the difference is greater than the upper limit value of the predetermined range, a command duty ratio that is one step higher than the nearest reference duty ratio is set. A setting unit that sets a reference duty ratio that is one step smaller than the nearest reference duty ratio as a command duty ratio when the degree of difference is smaller than a lower limit value of the predetermined range; A target rotational speed setting unit that sets a representative target rotational speed corresponding to a duty ratio and a plurality of switching elements, and a direct current supplied from a battery by turning on and off the plurality of switching elements based on the representative target rotational speed A power conversion supply unit that converts electric power into AC power and supplies it to the motor.

このモータ制御装置は、指令回転数に応じて算出したデューティ比と当該デューティ比に最も近い基準デューティ比との相違を表す度合いが所定範囲内の場合には当該基準デューティ比を指令デューティ比とすることにより、モータの回転速度の不整を回避できる。   The motor control device uses the reference duty ratio as the command duty ratio when the degree of difference between the duty ratio calculated according to the command rotational speed and the reference duty ratio closest to the duty ratio is within a predetermined range. As a result, irregularities in the rotational speed of the motor can be avoided.

また、このモータ制御装置は、相違を表す度合いが所定範囲の上限値より大きい場合には当該基準デューティ比よりも一段階高い基準デューティ比を、相違を表す度合いが所定範囲の下限値よりも小さい場合には当該基準デューティ比よりも一段階低い基準デューティ比を、各々指令デューティ比とすることにより、デューティ比の算出に誤差が生じた場合であっても、モータの回転速度の不整を回避できる。   The motor control device also provides a reference duty ratio that is one step higher than the reference duty ratio when the degree of difference is larger than the upper limit value of the predetermined range, and the degree of difference is smaller than the lower limit value of the predetermined range. In this case, by setting the reference duty ratio one step lower than the reference duty ratio as the command duty ratio, it is possible to avoid irregularities in the rotational speed of the motor even if an error occurs in the calculation of the duty ratio. .

請求項2記載のモータ制御装置は、請求項1記載のモータ制御装置において、相違を表す度合いは、前記算出したデューティ比から前記最も近い基準デューティ比を減算した差、または前記最も近い基準デューティ比に対する前記算出したデューティ比の比である。   The motor control device according to claim 2 is the motor control device according to claim 1, wherein the degree of the difference is a difference obtained by subtracting the nearest reference duty ratio from the calculated duty ratio, or the nearest reference duty ratio. Is the ratio of the calculated duty ratio.

このモータ制御装置によれば、基準デューティ比と算出したデューティ比との差、又は基準デューティ比に対する算出したデューティ比の比に基づいて、算出したデューティ比の誤差を判定し、判定した誤差に応じて適切な基準デューティ比を選択する。その結果、デューティ比の算出に誤差が生じた場合であっても、モータの回転速度の不整を回避できる。   According to this motor control device, the error of the calculated duty ratio is determined based on the difference between the reference duty ratio and the calculated duty ratio, or the ratio of the calculated duty ratio to the reference duty ratio, and according to the determined error. Select an appropriate reference duty ratio. As a result, even if an error occurs in the calculation of the duty ratio, it is possible to avoid an irregular rotation speed of the motor.

請求項3記載のモータ制御装置は、請求項1又は2記載のモータ制御装置において、前記複数の代表目標回転速度の各々は、前記複数の目標回転速度範囲の各々の中心値である。   A motor control device according to a third aspect is the motor control device according to the first or second aspect, wherein each of the plurality of representative target rotation speeds is a center value of each of the plurality of target rotation speed ranges.

このモータ制御装置によれば、基準デューティ比を目標回転速度範囲の中心値に対応した値にすることにより、回転速度指令の変化に小幅なぶれがあっても、目標回転速度を段階的に変化させることができ、モータの回転速度の不整を回避できる。   According to this motor control device, by setting the reference duty ratio to a value corresponding to the center value of the target rotational speed range, even if there is a slight fluctuation in the rotational speed command, the target rotational speed is changed stepwise. It is possible to avoid irregularities in the rotational speed of the motor.

本発明の実施の形態に係るモータ制御装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the motor unit using the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置における制御信号の流れの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the flow of the control signal in the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. デジタル信号である回転数指令信号の生成を示した概略図である。It is the schematic which showed the production | generation of the rotation speed command signal which is a digital signal. 本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置における回転数指令信号から指令デューティ比の算出を示す概略図である。It is the schematic which shows calculation of command duty ratio from the rotation speed command signal in the motor control apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置におけるデューティ比決定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the duty ratio determination process in the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. インバータ回路から出力された電圧のフィードバック、又はロータの位置を検知するホール素子からの信号の読み取り等を割り込み処理によって、デューティ比の算出に誤差が生じた場合の一例を示した概略図である。It is the schematic which showed an example when the error arises in calculation of duty ratio by interruption processing, such as reading of the signal output from the Hall element which detects the position of the voltage output from the inverter circuit, or a rotor. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置における指令デューティ比の誤差補正の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the error correction of the command duty ratio in the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータ制御装置における指令回転数と基準デューティ比との対応関係の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the correspondence of the instruction | command rotation speed and reference | standard duty ratio in the motor control apparatus which concerns on embodiment of this invention.

図1は、本実施の形態に係るモータ制御装置20を用いたモータユニット10の構成を示す概略図である。図1の本実施の形態に係るモータユニット10は、一例として車載用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a motor unit 10 using a motor control device 20 according to the present embodiment. The motor unit 10 according to the present embodiment in FIG. 1 is a so-called blower motor unit used for blowing air from an in-vehicle air conditioner as an example.

本実施の形態に係るモータユニット10は、ステータ14の外側にロータ12が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ14はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、U相、V相、W相の三相を構成している。   The motor unit 10 according to the present embodiment relates to a three-phase motor having an outer rotor structure in which a rotor 12 is provided outside a stator 14. The stator 14 is an electromagnet in which a lead wire is wound around a core member, and constitutes three phases of a U phase, a V phase, and a W phase.

ステータ14のU相、V相、W相の各々は、後述するモータ制御装置20の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。   Each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the stator 14 generates a so-called rotating magnetic field by switching the polarity of the magnetic field generated by the electromagnet under the control of the motor control device 20 described later.

ロータ12の内側(図示せず)にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ14で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ12を回転させる。   A rotor magnet is provided inside the rotor 12 (not shown), and the rotor magnet rotates the rotor 12 by responding to the rotating magnetic field generated by the stator 14.

ロータ12にはシャフト11が設けられており、ロータ12と一体になって回転する。図1には示していないが、本実施の形態ではシャフト11には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト11と共に回転することにより、車載用エアコンにおける送風が可能となる。   The rotor 12 is provided with a shaft 11 and rotates integrally with the rotor 12. Although not shown in FIG. 1, in this embodiment, the shaft 11 is provided with a multi-blade fan such as a so-called sirocco fan, and the multi-blade fan rotates together with the shaft 11 so It becomes possible.

ステータ14は、上ケース13を介して、モータ制御装置20に取り付けられる。モータ制御装置20は、モータ制御装置の基板22と、基板22上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク21とを備えている。   The stator 14 is attached to the motor control device 20 via the upper case 13. The motor control device 20 includes a substrate 22 of the motor control device and a heat sink 21 that dissipates heat generated from elements on the substrate 22.

ロータ12、ステータ14及びモータ制御装置20を含んで構成されるモータユニット10には、下ケース50が取り付けられる。   A lower case 50 is attached to the motor unit 10 including the rotor 12, the stator 14, and the motor control device 20.

図2は、本実施の形態に係るモータ制御装置20の概略を示す図である。図2に示したモータ制御装置20は、モータ16のステータ14のコイル14U,14V,14Wに印加する電圧を生成するインバータ回路41と、インバータ回路41を制御するマイコン31とを含んでいる。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the motor control device 20 according to the present embodiment. The motor control device 20 shown in FIG. 2 includes an inverter circuit 41 that generates a voltage to be applied to the coils 14U, 14V, and 14W of the stator 14 of the motor 16, and a microcomputer 31 that controls the inverter circuit 41.

インバータ回路41は、スイッチング素子であるFET41A〜41Fで構成されている。インバータ回路41は、マイコン31から出力された指令デューティ比に基づいてFET41A〜41Fをオンオフすることにより、バッテリ80から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ16に供給する。例えば、FET41A、41DはU相のコイル14Uに、FET41B、41EはV相のコイル14Vに、FET41C、41FはW相のコイル14Wに、各々供給する電力のスイッチングを行う。   The inverter circuit 41 includes FETs 41A to 41F that are switching elements. The inverter circuit 41 turns the FETs 41 </ b> A to 41 </ b> F on and off based on the command duty ratio output from the microcomputer 31, thereby converting DC power supplied from the battery 80 into AC power and supplying the AC power to the motor 16. For example, the FETs 41A and 41D switch the power supplied to the U-phase coil 14U, the FETs 41B and 41E switch to the V-phase coil 14V, and the FETs 41C and 41F switch the power supplied to the W-phase coil 14W.

FET41A、41B、41Cの各々のドレインは、ノイズ除去用のコイル43を介して車載のバッテリ80の正極に接続されている。また、FET41D、41E、41Fの各々のソースは、逆接防止FET44を介してバッテリ80の負極に接続されている。   The drains of the FETs 41A, 41B, and 41C are connected to the positive electrode of the on-vehicle battery 80 via a noise removing coil 43. The sources of the FETs 41D, 41E, and 41F are connected to the negative electrode of the battery 80 through the reverse connection prevention FET 44.

本実施の形態では、電源であるバッテリ80とインバータ回路41との間に逆接防止FET44及びノイズ防止用のコイル43が設けられている。逆接防止FET44は、バッテリ80の正極と負極が図2に示した場合とは逆に接続された場合に、モータ制御装置20を構成する素子を保護するための回路である。逆接防止FET44は、一例として、自身のドレインとゲートを接続した、いわゆるダイオード接続されたFET等で構成される。コイル43は、インバータ回路41のスイッチングによって発生するノイズを抑制するための素子である。   In the present embodiment, a reverse connection prevention FET 44 and a noise prevention coil 43 are provided between a battery 80 as a power source and the inverter circuit 41. The reverse connection prevention FET 44 is a circuit for protecting elements constituting the motor control device 20 when the positive electrode and the negative electrode of the battery 80 are connected in reverse to the case shown in FIG. As an example, the reverse connection prevention FET 44 is configured by a so-called diode-connected FET having its drain and gate connected. The coil 43 is an element for suppressing noise generated by switching of the inverter circuit 41.

また本実施の形態では、シャフト11と同軸に設けられたセンサマグネット12Aの磁界をホール素子12Bが検出する。マイコン31は、検出された磁界に基づいてロータ12の位置(回転位置)を検出し、ロータ12の回転位置に応じてインバータ回路41のスイッチングの制御を行う。   In the present embodiment, the Hall element 12B detects the magnetic field of the sensor magnet 12A provided coaxially with the shaft 11. The microcomputer 31 detects the position (rotational position) of the rotor 12 based on the detected magnetic field, and controls switching of the inverter circuit 41 according to the rotational position of the rotor 12.

さらにマイコン31には、エアコンを制御するエアコンECU82からの制御信号、及びサーミスタ46による抵抗値の信号が入力され、これら入力された信号に基づいて、インバータ回路41のスイッチングを制御する。また、本実施の形態では、バッテリ80の電圧を計測する電圧センサ48が回路上に設けられている。   Further, the microcomputer 31 receives a control signal from the air conditioner ECU 82 for controlling the air conditioner and a resistance value signal from the thermistor 46, and controls the switching of the inverter circuit 41 based on the input signals. In the present embodiment, a voltage sensor 48 that measures the voltage of the battery 80 is provided on the circuit.

図3は、本実施の形態に係るモータ制御装置20における制御信号の流れの一例を示すブロック図である。図3に示したように、マイコン31内の指令デューティ比算出部52は、入力された回転数指令信号に基づいて指令デューティ比を算出する。マイコン31内の目標回転数算出部54は、指令デューティ比に基づいてモータ16の目標回転数を算出する。   FIG. 3 is a block diagram showing an example of the flow of control signals in the motor control device 20 according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the command duty ratio calculation unit 52 in the microcomputer 31 calculates a command duty ratio based on the input rotation speed command signal. A target rotational speed calculation unit 54 in the microcomputer 31 calculates a target rotational speed of the motor 16 based on the command duty ratio.

また、モータ16の回転数はホール素子12Bによって検知される。マイコン31内のモータ回転数算出部56では、ホール素子12Bが出力した信号に基づいてモータ16の実際の回転数が算出される。   The rotation speed of the motor 16 is detected by the hall element 12B. The motor rotation speed calculation unit 56 in the microcomputer 31 calculates the actual rotation speed of the motor 16 based on the signal output from the Hall element 12B.

マイコン31内のPIDコントローラ58は、目標回転数算出部54で算出された目標回転数にモータ16の実際の回転数をフィードバックし、モータ出力デューティとして三相インバータであるインバータ回路41に出力する。インバータ回路41は、モータ出力デューティに基づいてスイッチング素子であるFET41A〜41Fをオンオフさせて生成した電圧をモータ16に印加する。   The PID controller 58 in the microcomputer 31 feeds back the actual rotational speed of the motor 16 to the target rotational speed calculated by the target rotational speed calculating section 54 and outputs it as a motor output duty to the inverter circuit 41 which is a three-phase inverter. The inverter circuit 41 applies a voltage generated by turning on and off the FETs 41 </ b> A to 41 </ b> F that are switching elements based on the motor output duty to the motor 16.

図4は、デジタル信号である回転数指令信号の生成を示した概略図である。図4の上段に示したように、エアコンECU82から入力された指令値202は、コンパレータ等の回路を用いて三角波状のキャリア信号200と比較される。比較の結果、指令値202がキャリア信号200未満の場合にハイレベルの信号を出力し、指令値202がPWMキャリア信号200以上の場合にローレベルの信号を出力するのであれば、生成される回転数指令信号204は、図4の下段のようになる。回転数指令信号204のパルスの幅は、エアコンECU82から入力される指令値202によって変化する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing generation of a rotation speed command signal which is a digital signal. As shown in the upper part of FIG. 4, the command value 202 input from the air conditioner ECU 82 is compared with the triangular wave carrier signal 200 using a circuit such as a comparator. As a result of the comparison, if the command value 202 is less than the carrier signal 200, a high level signal is output, and if the command value 202 is a PWM carrier signal 200 or more, a low level signal is output, the generated rotation The number command signal 204 is as shown in the lower part of FIG. The pulse width of the rotation speed command signal 204 varies depending on the command value 202 input from the air conditioner ECU 82.

図5は、本実施の形態にかかるモータ制御装置20における回転数指令信号から指令デューティ比の算出を示す概略図である。図5は回転数指令信号がモータの回転数を一定に保つ指令である場合を示している。本実施の形態では、回転数指令信号がハイレベルからローレベルに変化する場合のDOWN Edge及び回転数指令信号がローレベルからハイレベルに変化する場合のDOWN UPを各々検出し、DOWN Edge及びDOWN UPが出現した時間をフリーランタイマで計測し、計測した時間から指令デューティ比を算出する。例えば、時間TにDOWN Edgeが出現し、時間TにDOWN UPが出現し、時間Tに再びDOWN Edgeが出現した場合には、指令デューティ比は、下記の式(1)で示したようになる。
指令デューティ比=(T−T)×100/(T−T) ・・・(1)
FIG. 5 is a schematic diagram showing calculation of the command duty ratio from the rotation speed command signal in the motor control device 20 according to the present embodiment. FIG. 5 shows a case where the rotation speed command signal is a command for keeping the rotation speed of the motor constant. In the present embodiment, DOWN Edge when the rotation speed command signal changes from high level to low level and DOWN UP when the rotation speed command signal changes from low level to high level are detected, respectively, and DOWN Edge and DOWN The time when UP appears is measured with a free-run timer, and the command duty ratio is calculated from the measured time. For example, DOWN Edge appeared in time T 1, DOWN UP appeared in time T 2, when the re-DOWN Edge time T 3 has occurred, the command duty ratio indicated by following equation (1) It becomes like this.
Command duty ratio = (T 2 −T 1 ) × 100 / (T 3 −T 1 ) (1)

以下、計測した時間T〜T13に基づいて、図5の下段に示したように、指令デューティ比を算出する。算出した指令デューティ比に後述する誤差がないのであれば、算出した指令デューティ比を指令とし、当該指令に基づいてモータ16の目標回転数を算出する。 Hereinafter, based on the measured times T 3 to T 13 , the command duty ratio is calculated as shown in the lower part of FIG. If there is no error described later in the calculated command duty ratio, the calculated command duty ratio is used as a command, and the target rotational speed of the motor 16 is calculated based on the command.

図6は、本実施の形態に係るモータ制御装置20におけるデューティ比決定処理の一例を示すフローチャートである。ステップ300では、回転数指令信号にDOWN Edgeが出現した時間Tをフリーランタイマで計測し記憶する。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of the duty ratio determination process in the motor control device 20 according to the present embodiment. In step 300, DOWN Edge is measured stores the time T 1 appeared in free-run timer rotational speed command signal.

ステップ302では、回転数指令信号にDOWN UPが出現した時間Tをフリーランタイマで計測して記憶し、ステップ304では、回転数指令信号に再びDOWN Edgeが出現した時間Tをフリーランタイマで計測し記憶する。 In step 302, the time DOWN UP appeared in rotational speed command signal T 2 measured by the free-run timer is stored, in step 304, the time again DOWN Edge to the rotational speed command signal appeared T 3 free run timer Measure and memorize.

ステップ306では、上述の式(1)を用いてデューティ比Dcを計算し、ステップ308では、誤差△Dを算出し、ステップ310では、割り込み処理に起因する誤差△Dは所定範囲か否かを判定する。 In step 306, calculates the duty ratio Dc using the equation (1) described above, in step 308, calculates an error △ D k, in step 310, the error caused by the interrupt processing △ D k is either a predetermined range not Determine whether.

図7は、インバータ回路41から出力された電圧のフィードバック、又はロータ12の位置を検知するホール素子12Bからの信号の読み取り等を割り込み処理によって、デューティ比の算出に誤差が生じた場合の一例を示した概略図である。回転数指令信号の信号レベルの変化は一定であって、モータを定速で回転させる場合であっても、割り込み処理の影響でフリーランタイマによる時間計測に遅延が生じ、その結果、算出される指令デューティ比に誤差が生じている。   FIG. 7 shows an example in which an error occurs in the calculation of the duty ratio due to interrupt processing such as feedback of the voltage output from the inverter circuit 41 or reading of a signal from the Hall element 12B that detects the position of the rotor 12. It is the shown schematic. The change in the signal level of the rotation speed command signal is constant, and even when the motor is rotated at a constant speed, the time measurement by the free-run timer is delayed due to the influence of interrupt processing, and is calculated as a result. There is an error in the command duty ratio.

図8は、本実施の形態に係るモータ制御装置20における指令デューティ比の誤差補正の一例を示す概略図である。本実施の形態では、指令デューティ比の基準値である基準デューティ比D〜Dを段階的に設定している。図9は、本実施の形態に係るモータ制御装置20における目標回転数と基準デューティ比との対応関係の一例を示す表である。本実施の形態では、目標回転数を連続する複数の範囲毎に区分し、複数の範囲毎に、複数の範囲の各々の目標回転数を代表しかつ段階的に設定された複数の代表目標回転数の各々に対応する基準デューティ比を設定している。また、複数の代表目標回転数の各々は、前記複数の範囲の各々の中心値である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of command duty ratio error correction in the motor control device 20 according to the present embodiment. In the present embodiment, reference duty ratios D 1 to D n that are reference values of the command duty ratio are set stepwise. FIG. 9 is a table showing an example of a correspondence relationship between the target rotational speed and the reference duty ratio in the motor control device 20 according to the present embodiment. In the present embodiment, the target rotational speed is divided into a plurality of continuous ranges, and for each of the plurality of ranges, a plurality of representative target rotations that represent each target rotational speed of the plurality of ranges and that are set in stages. A reference duty ratio corresponding to each of the numbers is set. Each of the plurality of representative target rotational speeds is a center value of each of the plurality of ranges.

図8では、目標回転数V,Vの中心値としてVM1、目標回転数V,Vの中心値としてVM2、目標回転数Vn−1,Vの中心値としてVMn−1が、各々代表目標回転数として示されている。代表目標回転数VMk−1は、一例として、目標回転数V,Vk−1及び下記の式(2)によって算出される。ただし、kは1,2,3、…、nである。
Mk−1=(V+Vk−1)/2 ・・・(2)
In Figure 8, V M1 as the center value of the target rotational speed V 1, V 2, V M2 as the center value of the target rotational speed V 2, V 3, V Mn as the central value of the target rotational speed V n-1, V n -1 is shown as the representative target rotational speed. As an example, the representative target rotation speed VMK-1 is calculated by the target rotation speeds Vk , Vk-1 and the following equation (2). Here, k is 1, 2, 3,..., N.
V Mk−1 = (V k + V k−1 ) / 2 (2)

図9において、目標回転数V〜Vの範囲には基準デューティ比Dが、目標回転数V〜Vの範囲には基準デューティ比Dが各々対応しているように、基準デューティ比は、回転速度の変化に対応して段階的に設定されている。各基準デューティ比は各々の代表目標回転数に対応したもので、図8に示したように、基準デューティ比Dは代表目標回転数VM1に、基準デューティ比Dは代表目標回転数VM2に、基準デューティ比Dn−1は代表目標回転数VMn−1に、各々対応している。 In FIG. 9, the reference duty ratio D 1 corresponds to the range of the target rotational speeds V 1 to V 2 , and the reference duty ratio D 2 corresponds to the range of the target rotational speeds V 2 to V 3. The duty ratio is set stepwise corresponding to the change in the rotational speed. Each reference duty ratio than those corresponding to the representative target rotational speed of each, as shown in FIG. 8, the reference duty ratio D 1 Representative target speed V M1, the reference duty ratio D 2 Representative target speed V The reference duty ratio D n−1 corresponds to M2 and the representative target rotational speed V Mn−1 .

また、本実施の形態では、図8において着色領域で示したような、指令回転数に応じて算出したデューティ比と当該デューティ比に最も近い基準デューティ比との相違を誤差とし、当該誤差が所定範囲内の場合には当該基準デューティ比を指令デューティ比とする。当該誤差が所定範囲の上限値より大きい場合には当該基準デューティ比よりも一段階高い基準デューティ比を、当該誤差が所定範囲の下限値よりも小さい場合には当該基準デューティ比よりも一段階低い基準デューティ比を、各々指令デューティ比とする。相違を表す度合いは、算出したデューティ比に最も近い基準デューティ比と算出したデューティ比との差、または当該最も近い基準デューティ比に対する算出したデューティ比の比である。   Further, in the present embodiment, the difference between the duty ratio calculated according to the command rotational speed and the reference duty ratio closest to the duty ratio, as shown by the colored area in FIG. If it is within the range, the reference duty ratio is set as the command duty ratio. When the error is larger than the upper limit value of the predetermined range, the reference duty ratio is one step higher than the reference duty ratio. When the error is smaller than the lower limit value of the predetermined range, the reference duty ratio is lower by one step. The reference duty ratio is set as the command duty ratio. The degree representing the difference is the difference between the calculated reference duty ratio closest to the calculated duty ratio and the calculated duty ratio, or the ratio of the calculated duty ratio to the closest reference duty ratio.

例えば、算出したデューティ比Dに最も近い基準デューティ比Dと算出したデューティ比との差によって判定するのであれば、下記の式(3)のように△Dを算出し、△Dが所定範囲内か否かを判定する。△Dが所定範囲内の場合には基準デューティ比Dを指令デューティ比とする。△Dが所定範囲の上限値より大きい場合には基準デューティ比Dよりも一段階高い基準デューティ比Dk+1を、△Dが所定範囲の下限値よりも小さい場合には基準デューティ比Dよりも一段階低い基準デューティ比Dk−1を、各々指令デューティ比とする。
△D=D−D ・・・(3)
For example, to determine the difference between the calculated duty ratio D closest reference duty ratio c D k the calculated duty ratio, calculate the △ D k as in the following formula (3), △ D k Is determined to be within a predetermined range. When ΔD k is within a predetermined range, the reference duty ratio D k is set as the command duty ratio. △ D k is a one-step higher reference duty ratio D k + 1 than the reference duty ratio D k if larger than the upper limit of the predetermined range, △ D k is the reference duty ratio D and if smaller than the lower limit of the predetermined range The reference duty ratio D k−1 that is one step lower than k is set as the command duty ratio.
ΔD k = D c −D k (3)

所定範囲は、各基準デューティ比の間隔、モータの仕様又はモータの使用目的等によって各々異なるが、本実施の形態では、一例として−4%から+4%を所定範囲とする。又は、上述のような△Dにはよらず、所定範囲の下限値及び上限値を具体的に算出し設定してもよい。指令回転数と基準デューティ比との対応関係、所定範囲の数値並びに所定範囲の下限値及び上限値は、マイコン31内のROM(Read Only Memory)に記憶させてもよいし、基板22上に別途設けたROM又はフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶させてもよい。 The predetermined range varies depending on the interval of each reference duty ratio, the motor specification, the purpose of use of the motor, and the like. In the present embodiment, the predetermined range is -4% to + 4%, for example. Alternatively, the lower limit value and the upper limit value of the predetermined range may be specifically calculated and set regardless of ΔD k as described above. The correspondence relationship between the command rotational speed and the reference duty ratio, the numerical value of the predetermined range, the lower limit value and the upper limit value of the predetermined range may be stored in a ROM (Read Only Memory) in the microcomputer 31 or separately on the substrate 22. You may memorize | store in memory | storage devices, such as provided ROM or flash memory.

ステップ310では、算出されたデューティ比Dが、例えば、基準デューティ比Dに近似し、かつ基準デューティ比Dに対する誤差△Dが所定範囲内の場合には肯定判定を行う。ステップ310で肯定判定の場合には、ステップ312で基準デューティ比Dを指令デューティ比(k)として目標回転数算出部54に出力し、処理をリターンする。 In step 310, the calculated duty ratio D c is, for example, approximates the reference duty ratio D k, and the error △ D k with respect to the reference duty ratio D k makes an affirmative determination in the case of a predetermined range. If the determination in step 310 is affirmative, in step 312, the reference duty ratio Dk is output as a command duty ratio (k) to the target rotational speed calculation unit 54, and the process returns.

ステップ310で否定判定の場合には、ステップ314で誤差△Dはプラス誤差か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ316で基準デューティ比Dk+1を指令デューティ比(k+1)として目標回転数算出部54に出力し、処理をリターンする。ステップ314で否定判定の場合には、ステップ318で基準デューティ比Dk−1を指令デューティ比(k−1)として目標回転数算出部54に出力し、処理をリターンする。目標回転数算出部54は、目標回転数算出部54が出力した指令デューティ比に対応した代表目標回転数を目標回転数として設定する。 If the determination in step 310 is negative, it is determined in step 314 whether or not the error ΔD k is a positive error. If the determination is affirmative, in step 316, the reference duty ratio D k + 1 is set as the command duty ratio (k + 1). It outputs to the target rotation speed calculation part 54, and a process is returned. If the determination in step 314 is negative, in step 318, the reference duty ratio Dk-1 is output as the command duty ratio (k-1) to the target rotational speed calculation unit 54, and the process returns. The target rotational speed calculation unit 54 sets the representative target rotational speed corresponding to the command duty ratio output by the target rotational speed calculation unit 54 as the target rotational speed.

以上説明したように、本実施の形態では、割り込み処理の影響で算出されたデューティ比に誤差が生じた場合でも、当該誤差が基準デューティ比に対して所定範囲内であれば、当該基準デューティ比を指令デューティ比としている。その結果、割り込み処理の影響でデューティ比の算出に誤差が生じた場合であっても、モータの回転速度の不整を回避できる。   As described above, in this embodiment, even when an error occurs in the duty ratio calculated due to the influence of the interrupt process, if the error is within a predetermined range with respect to the reference duty ratio, the reference duty ratio Is the command duty ratio. As a result, even when an error occurs in the calculation of the duty ratio due to the influence of the interrupt process, it is possible to avoid an irregular rotation speed of the motor.

10…モータユニット、11…シャフト、12…ロータ、12A…センサマグネット、12B…ホール素子、13…上ケース、14…ステータ、14U,14V,14W…コイル、16…モータ、20…モータ制御装置、21…ヒートシンク、22…基板、31…マイコン、41…インバータ回路、41A,41B,41C,41D,41E,41F…FET、43…コイル、44…逆接防止FET、46…サーミスタ、48…電圧センサ、50…下ケース、52…指令デューティ比算出部、54…目標回転数算出部、56…モータ回転数算出部、58…PIDコントローラ、80…バッテリ、82…エアコンECU、200…キャリア信号、202…指令値、204…回転数指令信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor unit, 11 ... Shaft, 12 ... Rotor, 12A ... Sensor magnet, 12B ... Hall element, 13 ... Upper case, 14 ... Stator, 14U, 14V, 14W ... Coil, 16 ... Motor, 20 ... Motor controller, DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Heat sink, 22 ... Board | substrate, 31 ... Microcomputer, 41 ... Inverter circuit, 41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 41F ... FET, 43 ... Coil, 44 ... Reverse connection prevention FET, 46 ... Thermistor, 48 ... Voltage sensor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Lower case, 52 ... Command duty ratio calculation part, 54 ... Target rotation speed calculation part, 56 ... Motor rotation speed calculation part, 58 ... PID controller, 80 ... Battery, 82 ... Air-conditioner ECU, 200 ... Carrier signal, 202 ... Command value, 204... Rotational speed command signal

Claims (3)

目標回転速度を連続する複数の目標回転速度範囲毎に区分した場合の前記複数の目標回転速度範囲毎に、前記複数の目標回転速度範囲の各々の目標回転速度を代表しかつ段階的に設定された複数の代表目標回転速度の各々に対応する基準デューティ比を記憶した記憶部と、
入力された回転速度指令に対応するデューティ比を算出し、算出したデューティ比と大きさが該算出したデューティ比に最も近い基準デューティ比との相違を表す度合いが所定範囲内の場合には、該最も近い基準デューティ比を指令デューティ比として設定し、前記相違を表す度合いが前記所定範囲の上限値より大きい場合には、前記最も近い基準デューティ比より1段階大きい基準デューティ比を指令デューティ比として設定し、前記相違を表す度合いが前記所定範囲の下限値より小さい場合には、前記最も近い基準デューティ比より1段階小さい基準デューティ比を指令デューティ比として設定する設定部と、
前記指令デューティ比に対応した代表目標回転速度を設定する目標回転速度設定部と、
複数のスイッチング素子を備え、前記代表目標回転速度に基づいて前記複数のスイッチング素子をオンオフすることによりバッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給する電力変換供給部と、
を含むモータ制御装置。
For each of the plurality of target rotation speed ranges when the target rotation speed is divided for each of a plurality of continuous target rotation speed ranges, the target rotation speed is set in a representative and stepwise manner for each of the plurality of target rotation speed ranges. A storage unit storing a reference duty ratio corresponding to each of the plurality of representative target rotation speeds;
When the duty ratio corresponding to the input rotational speed command is calculated, and the degree of the difference between the calculated duty ratio and the reference duty ratio closest to the calculated duty ratio is within a predetermined range, The closest reference duty ratio is set as the command duty ratio, and if the degree of the difference is larger than the upper limit value of the predetermined range, a reference duty ratio that is one step larger than the nearest reference duty ratio is set as the command duty ratio. A setting unit that sets a reference duty ratio that is one step smaller than the nearest reference duty ratio as a command duty ratio when the degree of the difference is smaller than a lower limit value of the predetermined range;
A target rotational speed setting unit for setting a representative target rotational speed corresponding to the command duty ratio;
A power conversion supply unit that includes a plurality of switching elements, converts DC power supplied from the battery to AC power by turning on and off the plurality of switching elements based on the representative target rotation speed, and supplies the AC power to the motor;
Including a motor control device.
相違を表す度合いは、前記算出したデューティ比から前記最も近い基準デューティ比を減算した差、または前記最も近い基準デューティ比に対する前記算出したデューティ比の比である請求項1記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the degree of difference is a difference obtained by subtracting the closest reference duty ratio from the calculated duty ratio, or a ratio of the calculated duty ratio to the closest reference duty ratio. 前記複数の代表目標回転速度の各々は、前記複数の目標回転速度範囲の各々の中心値である請求項1又は2記載のモータ制御装置。   3. The motor control device according to claim 1, wherein each of the plurality of representative target rotation speeds is a center value of each of the plurality of target rotation speed ranges.
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