JP4454521B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、永久磁石を装着された回転子により構成されているブラシレスモータ等の同期モータを駆動制御するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that drives and controls a synchronous motor such as a brushless motor configured by a rotor with a permanent magnet.
従来、ブラシレスモータ(以下、「モータ」と称する)のロータ位置を検出する位置センサを用いずにモータを駆動制御するセンサレス運転においては、通電休止期間を設け通電角を180度未満とした間欠通電駆動方式が一般的に用いられている。この間欠通電駆動方式では、モータコイルヘの通電を行う際に、一定期間の通電休止期間の間にモータの回転によってモータコイルに発生する誘起電圧をモータコイル端子から検出し、この誘起電圧からモータヘの通電タイミングを決定する。このような間欠通電駆動方式としては、通電角を120度としたいわゆる120度通電駆動が一般的である。 Conventionally, in a sensorless operation in which a motor is driven and controlled without using a position sensor that detects a rotor position of a brushless motor (hereinafter referred to as “motor”), an intermittent energization with an energization stop period and an energization angle of less than 180 degrees is performed. A drive system is generally used. In this intermittent energization drive system, when the motor coil is energized, an induced voltage generated in the motor coil due to the rotation of the motor during a certain period of energization is detected from the motor coil terminal, and the energization to the motor is detected from this induced voltage. Determine timing. As such an intermittent energization drive method, a so-called 120-degree energization drive with an energization angle of 120 degrees is common.
他の駆動方式として、通電休止期間を設けずにモータを駆動するいわゆる180度通電駆動方式がある。180度通電駆動方式の代表例としては、正弦波通電駆動方式が挙げられる。 As another driving method, there is a so-called 180-degree energization driving method in which the motor is driven without providing an energization stop period. A typical example of the 180-degree energization drive method is a sine wave energization drive method.
センサレス運転において180度通電駆動方式を用いる場合の通電タイミング決定方法としては、三相のモータコイル中性点と前記三相コイルと並列に抵抗を接続し、三相のモータコイル中性点と抵抗中性点との電圧を比較することでモータ誘起電圧を検出し、検出したモータ誘起電圧に基づいて通電タイミングを決定する方法、モータ電流を高速演算することでモータ位置を検出して通電タイミングを決定する方法、あるいはモータ駆動電圧とモータ電流との位相差に基づいて通電タイミングを決定する方法等が挙げられる。 As a method for determining energization timing when the 180-degree energization drive method is used in sensorless operation, a three-phase motor coil neutral point and a resistor are connected in parallel with the three-phase coil, and a three-phase motor coil neutral point and resistance are connected. A method of detecting the motor induced voltage by comparing the voltage with the neutral point and determining the energization timing based on the detected motor induced voltage, detecting the motor position by calculating the motor current at high speed and Examples include a method of determining, or a method of determining energization timing based on the phase difference between the motor drive voltage and the motor current.
一般的に、間欠通電駆動方式に比べて180度通電駆動方式は、駆動波形が滑らかなことから、トルク変動、回転変動が少ない駆動方式であると言われている。 Generally, the 180-degree energization drive system is said to be a drive system with less torque fluctuation and rotation fluctuation because the drive waveform is smoother than the intermittent energization drive system.
また、これら両駆動方式を切換えてモータを駆動制御する制御装置が、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されているモータ制御装置は、モータコイルに流れるモータ電流、インバータ回路から出力されるモータ駆動電圧と前記モータ電流との位相差、インバータ回路に供給されるDC電流、あるいはコンバータ回路に供給されるAC電圧等から外乱を検知し、外乱を検知したときには180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に切換えるものである。
しかしながら、特許文献1で開示されている2つの駆動方式を切換えてモータを駆動制御するモータ制御装置は、外乱が発生したときでも停止することなく駆動を続行できるという利点を有するが、負荷変動が緩やかに変化する場合の信頼性が考慮されていない。すなわち、特許文献1で開示されているモータ制御装置は、負荷変動が緩やかに変化した場合、例えば位相差制御フィードバックをかけていてもモータ電圧とモータ電流との位相差が目標値になるように制御できなくなり、信頼性の低下やモータの回転数の不安定化を引き起こす可能性がある。
However, the motor control device that controls the driving of the motor by switching between the two driving methods disclosed in
本発明は、上記の問題点に鑑み、間欠通電駆動方式と180度通電駆動方式を切換えることによって信頼性の向上及びモータの回転数の安定化を図ることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a motor control device that can improve reliability and stabilize the rotational speed of a motor by switching between an intermittent energization drive method and a 180-degree energization drive method. Objective.
上記目的を達成するために本発明に係るモータ制御装置は、同期モータに電力を供給する電力供給手段と、通電休止期間を設けていない180度通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する180度通電駆動手段と、通電休止期間を設けている間欠通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する間欠通電駆動手段と、前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式のいずれかを選択する選択手段と、前記同期モータの駆動状態が制御不安定であるかを監視する負荷駆動状態監視手段とを備え、前記180度通電駆動方式にて前記同期モータが駆動されているときに、前記負荷駆動状態監視手段によって前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断され、前記選択手段が前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式に駆動方式を切換えた後所定の時間が経過すると、前記選択手段が、前記間欠通電駆動方式から前記180度通電駆動方式に駆動方式を戻し、再び前記負荷駆動状態監視手段によって前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断されると、前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式に駆動方式を切換え、前記切換えが所定の回数行われれば一度前記同期モータが停止するまで前記180度通電駆動方式を選択しない構成とする。なお、前記同期モータの駆動状態が制御不安定であるとは、前記同期モータ駆動に制御フィードバック(例えば、位相差制御フィードバック、回転制御フィードバック)がかかっている場合の定常偏差が所定のレベルを越えていることをいう。例えば、前記同期モータのモータ電圧とモータ電流との位相差を検出する位相差検出手段を備え、前記負荷駆動状態監視手段が、前記位相差検出手段の検出結果を受け取り、前記同期モータのモータ電圧とモータ電流との位相差が所定期間中所定値より大きいときに、前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断するようにしてもよい。
In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes a power supply unit that supplies power to a synchronous motor, and the synchronous motor that is driven by a 180-degree energization drive method that does not provide an energization pause period. 180 degree energization drive means for controlling the power supply means, intermittent energization drive means for controlling the power supply means so as to drive the synchronous motor in an intermittent energization drive system with an energization pause period, and the 180 degree energization a selecting means for selecting one of the driving method and the intermittent conduction drive method, and a load drive state monitoring means for driving condition of the synchronous motor is to monitor whether unstable control, the 180-degree conduction drive method When the synchronous motor is driven, the load driving state monitoring means determines that the driving state of the synchronous motor is unstable and the selection When a predetermined time elapses after the stage switches the drive method from the 180-degree conduction drive method to the intermittent conduction drive method, the selection unit returns the drive method from the intermittent conduction drive method to the 180-degree conduction drive method. When the driving state of the synchronous motor is again determined to be unstable by the load driving state monitoring means, the driving method is switched from the 180-degree energizing driving method to the intermittent energizing driving method, and the switching is performed in a predetermined manner. If it is performed a number of times, the 180-degree energization drive method is not selected until the synchronous motor is stopped once . Note that the drive state of the synchronous motor is unstable control means that the steady-state deviation exceeds a predetermined level when control feedback (for example, phase difference control feedback, rotation control feedback) is applied to the synchronous motor drive. It means that For example, it comprises phase difference detection means for detecting the phase difference between the motor voltage and motor current of the synchronous motor, and the load drive state monitoring means receives the detection result of the phase difference detection means, and the motor voltage of the synchronous motor When the phase difference between the motor and the motor current is larger than a predetermined value during a predetermined period, it may be determined that the driving state of the synchronous motor is unstable in control.
このような構成によると、前記負荷駆動状態監視手段によって前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断されれば、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に駆動方式が切換えられるので、センサレスの180度通電駆動において一旦制御不安定になっても、効率、トルク変動、振動、騒音などの諸要素が悪化することなくモータ駆動を維持することができ、信頼性の向上及びモータの回転数の安定化を図ることができる。 According to such a configuration, if the driving state of the synchronous motor is determined to be unstable by the load driving state monitoring unit, the driving method is switched from the 180-degree energizing driving method to the intermittent energizing driving method. In the sensorless 180-degree energization drive, even if the control becomes unstable once, the motor drive can be maintained without deteriorating factors such as efficiency, torque fluctuation, vibration, noise, etc., improving reliability and rotating the motor The number can be stabilized.
また、前記所定値より大きい基準値を少なくとも一つ設け、前記同期モータのモータ電圧とモータ電流との位相差が前記基準値より大きい期間に応じて前記所定期間を変化させるようにしてもよい。これにより、前記同期モータのモータ電圧とモータ電流との位相差が大きい場合に、前記負荷駆動状態監視手段が前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断する時間を短縮することができる。 Further, at least one reference value larger than the predetermined value may be provided, and the predetermined period may be changed according to a period in which the phase difference between the motor voltage and the motor current of the synchronous motor is larger than the reference value. Thereby, when the phase difference between the motor voltage and the motor current of the synchronous motor is large, it is possible to reduce the time for the load driving state monitoring means to determine that the driving state of the synchronous motor is unstable in control. .
本発明によると、間欠通電駆動方式と180度通電駆動方式を切換えることによって信頼性の向上及びモータの回転数の安定化を図ることができる。 According to the present invention, the reliability can be improved and the rotational speed of the motor can be stabilized by switching between the intermittent energization driving method and the 180-degree energization driving method.
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係るモータ制御装置の一構成例を図1に示す。図1に示す本発明に係るモータ制御装置は、コンバータ回路2と、インバータ回路3と、3相ブラシレスモータ4(以下、「モータ4」という)と、直流電流検出アンプ5と、制御回路6と、ロータ位置検出回路17及び18と、電流検出抵抗R1と、抵抗R2〜R4とによって構成されており、商用電源1から電力を受け取っている。なお、ロータ位置検出回路17及び18がデジタル方式のロータ位置検出回路である場合は、ロータ位置検出回路17及び18を制御回路6に内蔵する態様にしてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An example of the configuration of a motor control device according to the present invention is shown in FIG. A motor control device according to the present invention shown in FIG. 1 includes a
コンバータ回路2は、リアクタ2A、整流回路2B、及び平滑コンデンサ2Cから成り、商用電源1からの交流電圧を直流電圧に変換してインバータ回路3に供給する。商用電源1からの交流電圧がリアクタ2Aを介して整流回路2Bに供給される。リアクタ2Aは平滑コンデンサ2Cでの力率低下を改善するために設けられている。整流回路2Bは入力した交流電圧を直流電圧に整流して出力し、整流回路2Bから出力された直流電圧は平滑コンデンサ2Cによって平滑化される。なお、本実施形態では、整流回路2Bに4個のダイオードをブリッジ接続して成る全波整流回路を用いているが、倍電圧整流回路等の他の整流回路を用いても構わない。また、近年行われている可変電源供給方法である、いわゆるPAM (Pulse Amplitude Modulation)方式を採用してもよい。
The
平滑コンデンサ2Cによって平滑化された直流電圧はインバータ回路3に供給される。インバータ回路3は6個の半導体スイッチング素子である駆動素子が3相ブリッジ状に結線されている回路であり、インバータ回路3からの駆動電圧はモータ4に出力される。
The DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 2C is supplied to the
コンバータ回路2とインバータ回路3は正極直流ライン及び負極直流ラインによって接続されており、前記負極直流ラインに電流検出抵抗R1が設けられている。直流電流検出アンプ5は、電流検出抵抗R1の両端に発生する電圧に基づいて、コンバータ回路2からインバータ回路3に流れる直流電流を検出し、検出した直流電流を増幅して、直流電流信号として制御回路6内のモータ電流推定部11に出力する。
The
ロータ位置検出回路17はモータコイル端子からの誘起電圧に基づいてロータ位置を検出し、ロータ位置検出回路18は三相のモータコイル中性点の電圧と抵抗R2〜R4の中性点の電圧とに基づいてロータ位置を検出する。
The rotor
制御回路6は、モータ4を駆動制御するための回路であり、一般にマイクロコンピュータやDSP(Digital Signal Processor)が用いられる。制御回路6は、間欠通電駆動部7と、180度通電駆動部8と、駆動方式選択部9と、PWM作成部10と、モータ電流推定部11と、位相差検出部12と、負荷駆動状態監視部13と、目標位相差情報格納部14と、加算器15と、PI演算部16とを備えており、各処理をプログラムにしたがってソフト的に行う。
The control circuit 6 is a circuit for driving and controlling the motor 4 and generally uses a microcomputer or a DSP (Digital Signal Processor). The control circuit 6 includes an intermittent energization drive unit 7, a 180 degree energization drive unit 8, a drive method selection unit 9, a
モータ電流推定部11は、電流変化分演算部と分配演算部とを備え、直流電流検出アンプ5の出力である直流電流信号から電流変化分演算部により直流電流の変化分を求め、直流電流の変化分を分配演算部により各相別に分配してモータ電流信号を推定演算する。ここで、電流変化分演算部及び分配演算部は、公知技術(例えば特許文献2を参照)を用いて実現することができる。
The motor
位相差検出部12は、制御回路6でPWM出力する際に使用しているモータ電圧位相情報と、モータ電流推定部11によって推定演算されたモータ電流信号とを用いて、モータ電圧とモータ電流との位相差を検出し、検出した位相差に関する情報(以下、位相差情報という)を負荷駆動状態監視部13及び加算器15に出力する。
The phase
負荷駆動状態監視部13は、位相差検出部12から出力される位相差情報を用いて負荷を安定に駆動できているかを判断する。
The load drive
目標位相差情報格納部14は、目標とするモータ電圧とモータ電流との位相差に関する情報(以下、目標位相差情報という)を格納しており、目標位相差情報を加算器15に出力する。
The target phase difference
加算器15は、目標位相差情報格納部14の出力である目標位相差情報の目標位相差の値から位相差検出部12の出力である位相差情報の位相差の値を引いて、目標位相差と検出した位相差との誤差量を求め、その誤差量をPI演算部16に出力する。
The
PI演算部16は、P制御により前記誤差量に対して所定の増幅を行って比例誤差量を算出し、I制御により前記誤差量を積算してその積算値を増幅して積分誤差量を算出し、前記比例誤差量と前記積分誤差量とを加算して駆動電圧(PWMデューティ)基準値を得る。 The PI calculation unit 16 performs a predetermined amplification on the error amount by P control to calculate a proportional error amount, integrates the error amount by I control, amplifies the integrated value, and calculates an integration error amount The proportional error amount and the integral error amount are added to obtain a drive voltage (PWM duty) reference value.
間欠通電駆動部7は、通電角180度未満とし通電休止期間を設けた間欠通電駆動方式でモータ4を駆動するために、位置検出回路17から出力されるロータ位置検出信号に基づく通電タイミングの設定、モータ4の目標回転数と実働回転数との誤差に基づく駆動電圧(PWMデューティ)基準値の設定などの制御を行う。これにより、所望の回転数でモータ4を駆動制御できる。
The intermittent energization drive unit 7 sets the energization timing based on the rotor position detection signal output from the
180度通電駆動部8は、180度通電駆動方式でモータ4を駆動するために、位置検出回路18から出力されるロータ位置検出信号に基づく通電タイミングの設定、PI演算部16から出力される駆動電圧(PWMデューティ)基準値を用いた駆動電圧(PWMデューティ)基準値の設定などの制御を行う。したがって、180度通電駆動方式でモータ4を駆動する場合、モータ電圧とモータ電流との位相差を一定に制御するための位相差制御フィードバックによって、駆動電圧の大きさ(PWMデューティのデューティ幅)が決定される。これにより、所望の位相差でモータ4を駆動制御できる。
The 180 degree energization drive unit 8 sets the energization timing based on the rotor position detection signal output from the
駆動方式選択部9は、駆動方式を選択し、間欠通電駆動部7又は180度通電駆動部8を動作させる。PWM作成部10は、間欠通電駆動部7又は180度通電駆動部8の出力に基づいて、インバータ回路3の各駆動素子を駆動するためのPWM駆動信号を駆動素子毎に作成しインバータ回路3に出力する。
The drive method selection unit 9 selects a drive method and operates the intermittent energization drive unit 7 or the 180-degree energization drive unit 8. The
なお、PWM作成部10は、180度通電駆動部8の出力に基づいてPWM駆動信号を作成する場合、別途入力する回転数指令値から求まる正弦波データと180度通電駆動部8の出力に基づいてPWM駆動信号を作成する。これにより、所望の回転数でモータ4を駆動制御できる。
In addition, when the
駆動方式選択部9は、モータ4の状態及び負荷駆動状態監視部13の出力に応じて、間欠通電駆動方式か180度通電駆動方式のいずれかを選択する。ここで、モータ4の状態とは、回転数、効率、負荷状態、外乱状態などをいう。例えば、モータ4の回転数が低いときは駆動方式選択部9によって間欠通電駆動方式が選択され、モータ4の回転数が高いときは駆動方式選択部9によって180度通電駆動方式が選択されるようにしてもよい。そして、180度通電駆動の継続が困難となるような外乱が発生したときは駆動方式選択部9によって間欠通電駆動方式が選択されるようにする。さらに、駆動方式選択部9に外部指示を与える外部スイッチを設け、駆動方式選択部9が外部指示に応じて間欠通電駆動方式か180度通電駆動方式のいずれかを選択することができるようにしてもよい。これにより、操作者が外部スイッチを操作することで駆動方式を切換えることが可能となる。例えば、夜間に運転するとき低騒音化を重視して180度通電駆動方式でモータ4を駆動させたい場合、操作者は外部スイッチ操作によって駆動方式選択部9に180度通電駆動方式を選択させることができる。
The drive method selection unit 9 selects either the intermittent energization drive method or the 180-degree energization drive method according to the state of the motor 4 and the output of the load drive
なお、トルク変動、振動、騒音の抑制や効率の向上のためには、180度通電駆動とし、尚かつ駆動波形の滑らかな変化が実現できる正弦波状通電にすることが望ましい。また、間欠通電駆動の駆動波形としては、通電角を180度未満として駆動波形中に通電休止期間を設けて、その通電休止期間に発生する誘起電圧を検出できれば、いかなる駆動波形でも構わない。例えば120度通電駆動とすれば、完全2相通電であり、矩形波通電が可能であるので、各相に供給する駆動波形を作成しやすいという利点がある。 In order to suppress torque fluctuation, vibration, noise, and improve efficiency, it is desirable to use 180-degree energization drive and sinusoidal energization that can realize a smooth change in the drive waveform. The drive waveform for intermittent energization driving may be any drive waveform as long as the energization angle is less than 180 degrees and an energization stop period is provided in the drive waveform and an induced voltage generated in the energization stop period can be detected. For example, 120-degree energization driving is complete two-phase energization, and rectangular wave energization is possible. Therefore, there is an advantage that it is easy to create a drive waveform supplied to each phase.
次に、間欠通電駆動方式における駆動波形と180度通電駆動方式における駆動波形について説明する。間欠通電駆動方式の一例である矩形波120度通電駆動方式における駆動波形を図2に示し、180度通電駆動方式の一例である正弦波通電駆動方式における駆動波形を図3に示す。なお、図2及び図3は、インバータ回路3の駆動素子を駆動するPWM駆動信号(PWM作成部10の出力信号)をコイル端子ごとにアナログ値として示した波形図であり、実際の通電期間中の駆動波形は数〜数十kHzでPWMチョッピングされており、目標回転数になるようにPWM駆動信号のデューティが変更される。PWM駆動信号のデューティの変更によって、モータ4に印加される電圧または電流が変更され、回転数およびトルクの制御が行われる。 Next, a driving waveform in the intermittent energization driving method and a driving waveform in the 180 degree energization driving method will be described. FIG. 2 shows a drive waveform in a rectangular wave 120-degree conduction drive method that is an example of the intermittent conduction drive method, and FIG. 3 shows a drive waveform in a sine wave conduction drive method that is an example of the 180-degree conduction drive method. 2 and 3 are waveform diagrams showing PWM drive signals for driving the drive elements of the inverter circuit 3 (output signals of the PWM creation unit 10) as analog values for each coil terminal, during the actual energization period. The drive waveform is PWM chopped at several to several tens of kHz, and the duty of the PWM drive signal is changed so as to reach the target rotational speed. By changing the duty of the PWM drive signal, the voltage or current applied to the motor 4 is changed, and the rotation speed and torque are controlled.
ここで、180度通電駆動中に負荷駆動状態が制御不安定になった場合のモータ4のU相電圧VU及びU相電流IUの波形を図4に示す。センサレスの180度通電駆動は、一般に制御が複雑で困難であるため、一度制御不安定になると、安定した制御には戻るのが困難になり、図4に示した不安定な状態で駆動し続ける可能性が高い。そして、図4に示した不安定な状態で駆動し続けると、効率、トルク変動、振動、騒音などの諸要素が悪化してしまう。 Here, FIG. 4 shows waveforms of the U-phase voltage V U and the U-phase current I U of the motor 4 when the load drive state becomes unstable during the 180-degree energization drive. Since sensorless 180-degree energization driving is generally complicated and difficult to control, once control becomes unstable, it becomes difficult to return to stable control, and driving continues in the unstable state shown in FIG. Probability is high. And if it continues to drive in the unstable state shown in FIG. 4, various factors such as efficiency, torque fluctuation, vibration, and noise will deteriorate.
そこで、図1に示す本発明に係るモータ制御装置では、負荷駆動状態監視部13が設けられている。負荷駆動状態監視部13は、位相差検出部12から出力される位相差情報を用いて負荷(モータ4)を安定に駆動できているかを監視しており、異常があった場合に負荷状態が制御不安定と判断する。位相差検出部12は、図5に示すようにモータ電流1周期毎にモータ電圧とモータ電流との位相差を測定する。図5において、P1は180度通電駆動の期間を示し、P2は間欠通電駆動の期間を示し、VUはモータ4のU相電圧を示し、IUはモータ4のU相電流を示し、LV1は第1の不安定状態判定位相差レベルを示し、LV2は第2の不安定状態判定位相差レベルを示している。駆動方式選択部9は、負荷駆動状態監視部13の判断結果に基づいて180度通電駆動方式と間欠通電駆動方式とを切換える。すなわち、負荷駆動状態監視部13は、位相差検出部12によって測定された位相差に基づいて負荷駆動状態が制御不安定と判断すると、速やかに駆動方式選択部9に負荷状態が制御不安定である旨の信号を送り、この信号を受けて駆動方式選択部9は、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に駆動方式を切換える。
Therefore, in the motor control device according to the present invention shown in FIG. 1, a load drive
なお、駆動方式選択部9は、負荷駆動状態監視部13から負荷状態が制御不安定である旨の信号を受け取って180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に駆動方式を切換えた後は、一度モータ4が停止するまで180度通電駆動方式を選択しないようにしている。かかる動作を実現するために、図1においては図示が省略されているが、駆動方式選択部9は、ロータ位置検出回路17の出力を入力して間欠通電駆動方式におけるモータ4の実働回転数を確認している。
The drive method selection unit 9 receives a signal from the load drive
ただし、モータ4を起動するとモータ4を停止することがほとんどない場合などは、駆動方式選択部9は、負荷駆動状態監視部13から負荷状態が制御不安定である旨の信号を受け取って180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に駆動方式を切換えた後所定の時間が経過したら、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式に戻し、再び負荷駆動状態監視部13から負荷状態が制御不安定である旨の信号を受け取ると180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に駆動方式を切換え、負荷状態が制御不安定であることによる180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式への切換えが所定の回数(例えば、5回)行われれば一度モータ4が停止するまで180度通電駆動方式を選択しないようにすることが望ましい。
However, when the motor 4 is rarely stopped when the motor 4 is started, the drive method selection unit 9 receives a signal from the load drive
負荷駆動状態監視部13が行う負荷駆動状態判定の具体例を図6のフローチャートを参照して説明する。
A specific example of the load drive state determination performed by the load drive
負荷駆動状態監視部13は、位相差検出部12から出力される位相差情報を入力すると、図6に示すフローチャートの動作を開始する。位相差検出部12がモータ電流1周期毎にモータ電圧とモータ電流との位相差を測定しているので、図6に示すフローチャートの動作はモータ電流1周期毎に開始される。
When the phase difference information output from the phase
ステップS10において、負荷駆動状態監視部13は、位相差検出部12から出力される位相差情報の位相差が第1の不安定状態判定位相差レベルLV1より大きいかを判定する。
In step S10, the load drive
位相差検出部12から出力される位相差情報の位相差が第1の不安定状態判定位相差レベルLV1より大きければ(ステップS10のYES)、ステップS30に移行する。一方、位相差検出部12から出力される位相差情報の位相差が第1の不安定状態判定位相差レベルLV1より大きくなければ(ステップS10のNO)、負荷駆動状態監視部13は、位相差検出部12から出力される位相差情報の位相差が第2の不安定状態判定位相差レベルLV2より大きいかを判定する(ステップS20)。なお、第2の不安定状態判定位相差レベルLV2は第1の不安定状態判定位相差レベルLV1より大きい値である。
If the phase difference of the phase difference information output from the
位相差検出部12から出力される位相差情報の位相差が第2の不安定状態判定位相差レベルLV2より大きければ(ステップS20のYES)、ステップS40に移行する。一方、位相差検出部12から出力される位相差情報の位相差が第2の不安定状態判定位相差レベルLV2より大きくなければ(ステップS20のNO)、ステップS50に移行する。
If the phase difference of the phase difference information output from the
ステップS50において、負荷駆動状態監視部13は、内蔵カウンタである不安定状態判定カウンタCNをクリアし、その後フロー動作を終了する。
In step S50, the load drive
ステップS30において、負荷駆動状態監視部13は、不安定状態判定カウンタCNをインクリメントし、その後ステップS60に移行する。
In step S30, the load drive
ステップS40において、負荷駆動状態監視部13は、不安定状態判定カウンタCNをインクリメントし、その後ステップS60に移行する。なお、ステップS40では位相差が大きいことからインクリメント値をステップS30の倍にしている。これにより、位相差が大きい場合に、負荷状態が制御不安定であると判断する時間を短縮することができる。
In step S40, the load drive
ステップS60において、負荷駆動状態監視部13は、不安定状態判定カウンタCNが、所定時間Tに対応するカウンタ値より大きいかを判定する。所定時間Tに対応するカウンタ値は、所定時間Tとモータ電流の周波数fとの乗算値である。図6に示すフローチャートの動作はモータ電流1周期毎に開始されるので、負荷駆動状態監視部13は、図6に示すフローチャートの開始間隔を内蔵タイマで測定することによって、モータ電流の周波数fを求めることができる。
In step S60, the load drive
不安定状態判定カウンタCNが、所定時間Tに対応するカウンタ値より大きくなければ(ステップS60のNO)、そのままフロー動作を終了する。一方、不安定状態判定カウンタCNが、所定時間Tに対応するカウンタ値より大きければ(ステップS60のYES)、負荷駆動状態監視部13は駆動方式選択部9に負荷状態が制御不安定である旨の信号を送り(ステップS70)、不安定状態判定カウンタCNをクリアし(ステップS80)、その後フロー動作を終了する。
If the unstable state determination counter CN is not greater than the counter value corresponding to the predetermined time T (NO in step S60), the flow operation is terminated as it is. On the other hand, if the unstable state determination counter CN is greater than the counter value corresponding to the predetermined time T (YES in step S60), the load drive
このように、図1に示す本発明に係るモータ制御装置では、負荷状態が制御不安定と判断すると、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に駆動方式が切換えられるので、センサレスの180度通電駆動において一旦制御不安定になっても、効率、トルク変動、振動、騒音などの諸要素が悪化することなくモータ駆動を維持することができ、信頼性の向上及びモータの回転数の安定化を図ることができる。 As described above, in the motor control device according to the present invention shown in FIG. 1, when the load state is determined to be unstable in control, the drive system is switched from the 180-degree energization drive system to the intermittent energization drive system. Even if the control becomes unstable once in driving, it is possible to maintain the motor driving without deteriorating efficiency, torque fluctuation, vibration, noise, and other factors, improving reliability and stabilizing the rotation speed of the motor. Can be planned.
1 商用電源
2 コンバータ回路
3 インバータ回路
4 3相ブラシレスモータ
5 直流電流検出アンプ
6 制御回路
7 間欠通電駆動部
8 180度通電駆動部
9 駆動方式選択部
10 PWM作成部
11 モータ電流推定部
12 位相差検出部
13 負荷駆動状態監視部
14 目標位相差情報格納部
15 加算器
16 PI演算部
17、18 ロータ位置検出回路
R1 電流検出抵抗
R2〜R4 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (3)
通電休止期間を設けていない180度通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する180度通電駆動手段と、
通電休止期間を設けている間欠通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する間欠通電駆動手段と、
前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式のいずれかを選択する選択手段と、
前記同期モータの駆動状態が制御不安定であるかを監視する負荷駆動状態監視手段とを備え、
前記180度通電駆動方式にて前記同期モータが駆動されているときに、
前記負荷駆動状態監視手段によって前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断され、前記選択手段が前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式に駆動方式を切換えた後所定の時間が経過すると、前記選択手段が、前記間欠通電駆動方式から前記180度通電駆動方式に駆動方式を戻し、再び前記負荷駆動状態監視手段によって前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断されると、前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式に駆動方式を切換え、前記切換えが所定の回数行われれば一度前記同期モータが停止するまで前記180度通電駆動方式を選択しないことを特徴とするモータ制御装置。 Power supply means for supplying power to the synchronous motor;
180 degree energization drive means for controlling the power supply means so that the synchronous motor is driven by a 180 degree energization drive method without providing an energization pause period;
Intermittent energization drive means for controlling the power supply means so that the synchronous motor is driven by an intermittent energization drive method in which an energization suspension period is provided;
Selection means for selecting one of the 180-degree energization driving method and the intermittent energization driving method;
Load driving state monitoring means for monitoring whether the driving state of the synchronous motor is unstable in control,
When the synchronous motor is driven by the 180-degree energization drive method,
The load driving state monitoring means determines that the driving state of the synchronous motor is unstable, and a predetermined time after the selection means switches the driving method from the 180-degree energization driving method to the intermittent energization driving method. When the time has elapsed, the selection unit returns the driving method from the intermittent energization driving method to the 180-degree energization driving method, and the driving state of the synchronous motor is again determined to be unstable by the load driving state monitoring unit. Switching the drive method from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method, and if the switching is performed a predetermined number of times, the 180-degree energization drive method is not selected until the synchronous motor is stopped once. Motor control device.
前記負荷駆動状態監視手段が、前記位相差検出手段の検出結果を受け取り、前記同期モータのモータ電圧とモータ電流との位相差が所定期間中所定値より大きいときに、前記同期モータの駆動状態が制御不安定であると判断する請求項1に記載のモータ制御装置。 Phase difference detecting means for detecting a phase difference between the motor voltage and the motor current of the synchronous motor,
When the load driving state monitoring means receives the detection result of the phase difference detecting means and the phase difference between the motor voltage and the motor current of the synchronous motor is larger than a predetermined value during a predetermined period, the driving state of the synchronous motor is The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device determines that the control is unstable.
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