JP6343273B2 - Brushless motor drive control device and drive control method - Google Patents
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Description
本発明は、ブラシレスモータの駆動制御装置および駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a drive control device and a drive control method for a brushless motor.
近年、軸流ファン用のブラシレスモータは、高出力/高回転の要求が高くなっている。 In recent years, brushless motors for axial fans have a high demand for high output / high rotation.
これにより、電源からの電力供給が停止(電源の遮断、電源ラインの切断などを含む)しても、軸流ファンのプロペラが停止するまでには時間が掛かり、この時間を作業者が待たされるという問題がある。この問題に対処するため、ブラシレスモータは、モータの回転速度を急激に低下させ、回転を停止させる必要がある。 As a result, even if the power supply from the power supply is stopped (including shutting off the power supply, cutting off the power supply line, etc.), it takes time until the propeller of the axial fan stops, and the operator waits for this time. There is a problem. In order to cope with this problem, it is necessary for the brushless motor to rapidly reduce the rotation speed of the motor and stop the rotation.
特許文献1には、電源からの電力供給停止時にモータの回転を短時間に停止させる短絡制動(ショートブレーキ)の発明が記載されている。
特許文献1に記載の制動制御は、電源からの電力供給停止時に、例えば、短絡制動として「第1アーム側スイッチング素子Q1,Q3,Q5をオフさせ、第2アーム側スイッチング素子Q6をスイッチング動作させると共に、第2アーム側スイッチング素子Q2,Q4をオンさせ」ている(要約参照)。これにより、モータの電機子コイルが短絡され、電磁ブレーキとして動作させることができる。また、短絡される期間(時間)を延ばすことができ、当該モータの回転を短時間で停止することができる。
The braking control described in
特許文献1に記載の発明のように短絡制動を行うと、電源電圧を上昇させることができる。これによって、制動制御の継続時間を延ばすことができる。但し、この方法でも、制動制御の継続時間が制約される場合があるとともに、短絡制動は逆転制動よりも制動力が弱いという問題がある。
When short-circuit braking is performed as in the invention described in
逆転制動は、制動力が強いためいち早くモータを停止させることができるが、逆転制動時に発生する回生電圧により、各素子が破壊されないように考慮しなければならない。
逆転制動を行う場合、大電力に耐えられる抵抗を用いて回生電圧を消費させる方法がある。これを第1比較例として後記する図11にて説明する。この場合、大電力に耐えられる抵抗を用いる為、部品サイズが大きくなり、実装面積に限りがある場合には、あまり現実的ではない。
In reverse braking, since the braking force is strong, the motor can be stopped quickly, but it must be considered that each element is not destroyed by the regenerative voltage generated during reverse braking.
When reverse braking is performed, there is a method of consuming a regenerative voltage using a resistor that can withstand high power. This will be described as a first comparative example with reference to FIG. In this case, since a resistor that can withstand a large amount of power is used, the component size becomes large and the mounting area is limited, it is not very realistic.
また、逆転制動時に発生する回生電圧をコンデンサへ充電させながら逆転制動を行う方法もある。これを第2比較例として、後記する図12と図13にて説明する。この方法では、放電に時間が掛かるため、逆転制動の時間比率が小さくなり、結果としてモータの停止までに時間が掛かってしまう。 There is also a method of performing reverse braking while charging a regenerative voltage generated during reverse braking to a capacitor. This will be described as a second comparative example with reference to FIGS. In this method, since it takes time to discharge, the time ratio of reverse braking becomes small, and as a result, it takes time to stop the motor.
そこで、本発明は、電源からの電力供給が停止したとき、いち早くモータを停止させることが可能なブラシレスモータの駆動制御装置および駆動制御方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a brushless motor drive control device and a drive control method capable of quickly stopping a motor when power supply from a power supply is stopped.
前記した課題を解決するため、請求項1に記載のブラシレスモータの駆動制御装置は、ブラシレスモータの各相の電機子コイルと電源の正極との間に接続された第1アーム側スイッチング素子および前記各相の電機子コイルと前記電源の負極との間に接続された第2アーム側スイッチング素子を有するインバータ回路を含むモータ駆動部と、入力されるクランプ信号に応じて前記電源の正極端子の電圧を所定の制限電圧にクランプするクランプ回路と、前記電源の電圧を検知して得られた電圧値に応じて、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号または逆転制動信号を出力し、前記電圧値に応じて、前記クランプ回路に対してクランプの動作を指示する前記クランプ信号を出力し、前記電源の電圧を定電圧化した定電圧源から電力供給される制御回路部とを備える。前記制御回路部は、前記電源からの電力供給の停止を検知すると、前記電圧値が所定の閾値以下であるならば、所定期間に亘り、前記電圧値に応じて、前記クランプ信号または前記逆転制動信号のどちらかを出力するとともに、前記所定期間において、前記電圧値が上限閾値電圧以上のときに前記クランプ信号を出力して前記電源の正極端子の電圧をクランプして前記電圧値を低下させ、前記電圧値が下限閾値電圧以下のときに前記クランプ信号の出力を停止し、前記逆転制動信号を出力することにより発生する回生電圧により前記電圧値を上昇させる。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
In order to solve the above-described problem, a drive control device for a brushless motor according to
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.
本発明によれば、ブラシレスモータの駆動制御装置および駆動制御方法について、電源からの電力供給が停止したとき、いち早くモータを停止させることが可能となる。 According to the present invention, when the power supply from the power supply is stopped, the brushless motor drive control apparatus and drive control method can be quickly stopped.
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態のブラシレスモータ20の駆動制御装置1を示す概略の構成図である。
ブラシレスモータ20の駆動制御装置1は、インバータ回路2(モータ駆動部の一部)と、プリドライブ回路3(モータ駆動部の一部)と、回転位置検出器4と、定電圧源11から電力供給される制御回路部5と、クランプ回路30とを備えている。駆動制御装置1は、直流電源Vdから電力の供給を受けている定電圧源11に接続され、U相配線、V相配線、W相配線の3相によって、ブラシレスモータ20に接続されている。駆動制御装置1は、ブラシレスモータ20の回転を制御するものである。駆動制御装置1は、ブラシレスモータ20に3相交流を出力する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a
The
制御回路部5は、例えばマイクロコンピュータであり、制御動作切換部6と、モータ制御部7と、モータ制動部8とを備えており、直流電源Vdと、回転位置検出器4の出力端子と、定電圧源11と、クランプ回路30とが接続されている。この制御回路部5は、電源電圧Vinが閾値以下であることを検知したならば、所定期間に亘り、クランプ信号S3および制動信号C2としての逆転制動信号を少なくとも1回以上出力する。制御回路部5がマイクロコンピュータとして実現されているときには、このマイクロコンピュータが内蔵の制御プログラムを実行することにより、制御動作切換部6と、モータ制御部7と、モータ制動部8とが具現化される。
制御動作切換部6は、直流電源Vdから電力が供給される定常動作時と直流電源Vdからの電力の供給が停止する停電(電源遮断)時のそれぞれに応じてブラシレスモータ20の制御を切り換える。モータ制御部7は、定常動作時において制御動作切換部6からの動作指令信号S1によりプリドライブ回路3に駆動制御信号C1を出力する。モータ制動部8は、停電時に、制御動作切換部6からの動作指令信号S2によりプリドライブ回路3に制動信号C2を出力し、クランプ回路30にクランプ信号S3を出力する。
The
The control
制御回路部5は、直流電源Vdに接続された定電圧源11から電力の供給を受けて動作し、直流電源Vdからの電力供給の停止を検知すると、プリドライブ回路3に制動信号C2を出力し、クランプ回路30にクランプ信号S3を出力する。
クランプ回路30は、直流電源Vdの正極ノードの電圧を所定の制限電圧にクランプする回路であり、後記する図2で詳細に説明する。
直流電源Vdは、この駆動制御装置1とブラシレスモータ20とに電力を供給している電源である。
定電圧源11は、直流電源Vdから供給される電力に基づく定電圧を、制御回路部5に印加するものである。
The
The
The DC power source Vd is a power source that supplies power to the
The
制御動作切換部6は、電源電圧監視部9と、制御動作判定部10とを備えている。電源電圧監視部9は、電源電圧Vinを検知してアナログ/デジタル変換し、制御動作判定部10に出力する。制御動作判定部10は、電源電圧Vinのデジタル変換値が閾値以上ならば、動作指令信号S1をモータ制御部7に出力し、電源電圧Vinのデジタル変換値が閾値未満ならば、動作指令信号S2をモータ制動部8に出力する。
The control
換言すると、制御動作切換部6は、直流電源Vdの正極ノード電圧が閾値以上であることを検知するとモータ制御部7を動作させ、直流電源Vdの正極ノード電圧が所定値未満であることを検知するとモータ制動部8を動作させる。
モータ制動部8は、制御動作切換部6から入力される動作指令信号S2に応じて、所定期間に亘り、クランプ信号S3または制動信号C2として短絡制動信号の少なくともどちらかを出力する。所定期間の開始時刻は直流電源Vdの電圧値が閾値未満になった時、終了時刻は、直流電源Vdの電圧値が所定の電圧値になった時、またはモータの回転速度が所定の値になった時である。
In other words, when the control
The
すなわち、電源電圧監視部9から制御動作判定部10に電源供給されていることを示す信号が入力されたとき、制御動作判定部10は、図示しない上位装置から回転が指令されているか否かを判断し、回転が指令されているときには動作指令信号S1をモータ制御部7に出力して、ブラシレスモータ20を回転動作させる。
That is, when a signal indicating that power is supplied to the control
モータ制御部7は、制御動作判定部10から動作指令信号S1が入力されると、回転位置検出器4によるロータの位置検出信号に基づき、駆動制御信号C1をプリドライブ回路3に出力する。駆動制御信号C1は、ブラシレスモータ20を回転駆動させる信号であり、その動作を後記する図3(a)で詳細に説明する。制御回路部5は、モータ制御部7によって、6個の駆動制御信号C1をプリドライブ回路3に出力し、プリドライブ回路3に駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlを生成させる。
When the operation command signal S <b> 1 is input from the control
モータ制動部8は、制御動作判定部10から動作指令信号S2が入力されると、制動信号C2をプリドライブ回路3に出力する。制動信号C2は、ブラシレスモータ20を短絡制動(ショートブレーキ)させる信号または逆転制動させる信号であり、その動作を後記する図3(b),(c)で詳細に説明する。制御回路部5は、モータ制動部8によって、プリドライブ回路3に制動信号C2を出力することによって、ブラシレスモータ20を短絡制動または逆転制動させる駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlをプリドライブ回路3に生成させる。
When the operation command signal S <b> 2 is input from the control
プリドライブ回路3は、例えば、6個のゲートドライブ回路を備えている。プリドライブ回路3は、6個の駆動制御信号C1が入力されると、それぞれのゲートドライブ回路で駆動制御信号C1に応じた駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlを生成し、インバータ回路2に出力する。更に、プリドライブ回路3は、6個の制動信号C2が入力されると、それぞれのゲートドライブ回路で制動信号C2に応じた駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlを生成し、インバータ回路2に出力する。
プリドライブ回路3と制御回路部5とは、本実施形態における制御部を構成する。
The
The
インバータ回路2は、例えば、スイッチング素子Q1〜Q6として6個のFET(Field Effect Transistor)を有している。インバータ回路2は、U相のスイッチングレッグと、V相のスイッチングレッグと、W相のスイッチングレッグとで構成されている。
The
U相のスイッチングレッグは、上アーム側(第1アーム側)のスイッチング素子Q1と、下アーム側(第2アーム側)のスイッチング素子Q2とを備えている。スイッチング素子Q1のドレイン端子は、直流電源Vdに接続されている。スイッチング素子Q1のソース端子は、U相の交流信号が出力されるとともに、スイッチング素子Q2のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Q2のソース端子は、抵抗R1を介して直流グランドに接続されている。スイッチング素子Q1のゲート端子には、駆動信号Vuuが出力される。スイッチング素子Q2のゲート端子には、駆動信号Vulが出力される。 The U-phase switching leg includes an upper arm side (first arm side) switching element Q1 and a lower arm side (second arm side) switching element Q2. The drain terminal of the switching element Q1 is connected to the DC power supply Vd. The source terminal of the switching element Q1 outputs a U-phase AC signal and is connected to the drain terminal of the switching element Q2. The source terminal of the switching element Q2 is connected to the DC ground via the resistor R1. The drive signal Vuu is output to the gate terminal of the switching element Q1. The drive signal Vul is output to the gate terminal of the switching element Q2.
V相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Q3と、下アーム側のスイッチング素子Q4とを備えている。スイッチング素子Q3のドレイン端子は、直流電源Vdに接続されている。スイッチング素子Q3のソース端子は、V相の交流信号が出力されるとともに、スイッチング素子Q4のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Q4のソース端子は、抵抗R1を介して直流グランドに接続されている。スイッチング素子Q3のゲート端子には、駆動信号Vvuが出力される。スイッチング素子Q4のゲート端子には、駆動信号Vvlが出力される。 The V-phase switching leg includes an upper arm side switching element Q3 and a lower arm side switching element Q4. The drain terminal of the switching element Q3 is connected to the DC power supply Vd. The source terminal of the switching element Q3 outputs a V-phase AC signal and is connected to the drain terminal of the switching element Q4. The source terminal of the switching element Q4 is connected to the DC ground via the resistor R1. A drive signal Vvu is output to the gate terminal of the switching element Q3. The drive signal Vvl is output to the gate terminal of the switching element Q4.
W相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Q5と、下アーム側のスイッチング素子Q6とを備えている。スイッチング素子Q5のドレイン端子は、直流電源Vdに接続されている。スイッチング素子Q5のソース端子は、W相の交流信号が出力されるとともに、スイッチング素子Q6のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Q6のソース端子は、抵抗R1を介して直流グランドに接続されている。スイッチング素子Q5のゲート端子には、駆動信号Vwuが出力される。スイッチング素子Q6のゲート端子には、駆動信号Vwlが出力される。 The W-phase switching leg includes an upper arm side switching element Q5 and a lower arm side switching element Q6. The drain terminal of the switching element Q5 is connected to the DC power supply Vd. The source terminal of the switching element Q5 outputs a W-phase AC signal and is connected to the drain terminal of the switching element Q6. The source terminal of the switching element Q6 is connected to the DC ground via the resistor R1. The drive signal Vwu is output to the gate terminal of the switching element Q5. The drive signal Vwl is output to the gate terminal of the switching element Q6.
すなわち、インバータ回路2は、ブラシレスモータ20の各電機子コイルLu,Lv,Lwの各相と直流電源Vdの正極端子との間に接続された上アーム側のスイッチング素子Q1,Q3,Q5、および、各電機子コイルLu,Lv,Lwの各相と直流電源Vdのグランド端子との間に接続された下アーム側のスイッチング素子Q2,Q4,Q6とを有している。
That is, the
インバータ回路2は、直流電源Vdから電力の供給を受け、駆動制御信号C1に応じた駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlが入力されると、3相交流をブラシレスモータ20のU相配線、V相配線、W相配線に流す。更に、インバータ回路2は、制動信号C2に応じた駆動信号Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwlが入力されると、ブラシレスモータ20の短絡制動または逆転制動を行う。
つまり、インバータ回路2は、モータ駆動部を構成している。
The
That is, the
ブラシレスモータ20は、電機子コイルLu,Lv,Lwを備えている。この電機子コイルLu,Lv,Lwの一端は、Y型結線されている。電機子コイルLuの他端はU相に、電機子コイルLvの他端はV相に、電機子コイルLwの他端はW相に、それぞれ接続されている。ブラシレスモータ20は、インバータ回路2からU相、V相、W相に3相交流が入力されることにより、回転駆動する。
The
回転位置検出器4は、ブラシレスモータ20の図示しないロータの回転位置を検出するものであり、例えば3組のホールセンサと増幅器の組合せを有し、各ホールセンサの検出信号を増幅した3個のパルス信号を生成し、制御回路部5のモータ制御部7に出力するものである。
The
図2は、本実施形態のクランプ回路30の具体的な構成図である。
クランプ回路30は、ツェナーダイオードZDとコンデンサC3の直列接続と、コンデンサC3の電荷を放電するN型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)(Q7)と、このMOSFET(Q7)のゲートを駆動するゲート駆動部(トランジスタQ8、プルアップ抵抗R11を含む回路)と、コンデンサC4とを含んで構成される。ゲート駆動部は、トランジスタQ8とプルアップ抵抗R11とを含んで構成される。このクランプ回路30は、モータ制動部8からクランプ信号S3を受けて、直流電源Vdの正極ノードの電圧をクランプする。
FIG. 2 is a specific configuration diagram of the
The
クランプ信号S3はアクティブ・ローの信号であり、トランジスタQ8の制御端子に入力されて、このトランジスタQ8をオフする。トランジスタQ8のコレクタには、プルアップ抵抗R11を介して電圧Vccが印加され、かつMOSFET(Q7)のゲートに接続されている。これによりゲート駆動部は、クランプ信号S3を反転してMOSFET(Q7)を制御する。MOSFET(Q7)のゲートとソースの間には、ノイズによる影響を抑制するためにコンデンサC4が接続される。 The clamp signal S3 is an active low signal and is input to the control terminal of the transistor Q8 to turn off the transistor Q8. A voltage Vcc is applied to the collector of the transistor Q8 via the pull-up resistor R11, and is connected to the gate of the MOSFET (Q7). As a result, the gate driver inverts the clamp signal S3 to control the MOSFET (Q7). A capacitor C4 is connected between the gate and source of the MOSFET (Q7) in order to suppress the influence of noise.
定常状態においてクランプ信号S3はHレベルであり、トランジスタQ8はオンしている。これによりトランジスタQ8のコレクタはLレベルとなるので、MOSFET(Q7)はオフし、コンデンサC4には電荷が蓄積される。 In the steady state, the clamp signal S3 is at the H level, and the transistor Q8 is on. As a result, the collector of the transistor Q8 becomes L level, the MOSFET (Q7) is turned off, and the electric charge is accumulated in the capacitor C4.
クランプ動作時においてクランプ信号S3はLレベルとなり、トランジスタQ8はオフして、コレクタをHレベルとする。これにより、MOSFET(Q7)はオンしてコンデンサC4の電荷を短期間に放電し、よって直流電源Vdの正極ノードの電圧をクランプする。これにより、逆転制動の時間比率を大きくすることができる。 During the clamp operation, the clamp signal S3 becomes L level, the transistor Q8 is turned off, and the collector is set to H level. As a result, the MOSFET (Q7) is turned on and discharges the capacitor C4 in a short time, thereby clamping the voltage at the positive node of the DC power supply Vd. Thereby, the time ratio of reverse braking can be increased.
更に、クランプ回路30は、ツェナーダイオードZDを用いて、電源電圧Vinをツェナー電圧にクランプするようにしている。これにより、電源電圧Vinの下限閾値電圧Vlo(具体例として、図5を参照)を、制御回路部5の動作電圧より高く設定することができる。
Further, the
図3は、正回転時、短絡制動時、逆転制動時の通電パターンを示す図である。図3(a)〜(c)の横軸は時間軸を示し、1/6周期ごとに破線で目盛が付されている。
図3(a)は、正回転時の通電パターンの例を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating energization patterns during forward rotation, short-circuit braking, and reverse braking. The horizontal axis in FIGS. 3A to 3C represents a time axis, and a scale is given by a broken line every 1/6 period.
FIG. 3A is a diagram for explaining an example of an energization pattern during forward rotation.
ここで、Q1UU,Q3VU,Q5WUは、上アーム側のスイッチング素子Q1,Q3,Q5(図1参照)の通電パターンである。Q2UL,Q4VL,Q6WLは、下アーム側のスイッチング素子Q2,Q4,Q6(図1参照)の通電パターンである。
ブラシレスモータ20の正回転時において、スイッチング素子Q1は、回転位置検出器4(図1参照)が備える第1〜第3のホールセンサ(不図示)のうち、第1のホールセンサの検出信号に応じて、1/3周期分だけオンする通電パターンで制御される。
Here, Q1UU, Q3VU, and Q5WU are energization patterns of the switching elements Q1, Q3, and Q5 (see FIG. 1) on the upper arm side. Q2UL, Q4VL, Q6WL are energization patterns of the switching elements Q2, Q4, Q6 (see FIG. 1) on the lower arm side.
During the forward rotation of the
この場合、スイッチング素子Q3は、第2のホールセンサの検出信号に応じて、1/3周期分だけオンする。スイッチング素子Q3は、スイッチング素子Q1よりも1/3周期だけ遅れたタイミングでオンオフする。さらに、スイッチング素子Q5は、第3のホールセンサの検出信号に応じて、1/3周期分だけオンする。スイッチング素子Q5は、スイッチング素子Q3よりも1/3周期だけ遅れたタイミングでオンオフする。 In this case, the switching element Q3 is turned on for 1/3 period in accordance with the detection signal of the second Hall sensor. The switching element Q3 is turned on / off at a timing delayed by 1/3 period from the switching element Q1. Further, the switching element Q5 is turned on for 1/3 period in accordance with the detection signal of the third Hall sensor. Switching element Q5 is turned on and off at a timing delayed by 1/3 period from switching element Q3.
また、スイッチング素子Q2は、第1のホールセンサの検出信号に応じて、スイッチング素子Q1とは半周期ずれたタイミングでオンオフする。さらに、スイッチング素子Q4は、第2のホールセンサの検出信号に応じて、スイッチング素子Q3とは半周期ずれたタイミングでオンオフする。また、スイッチング素子Q6は、第3のホールセンサの検出信号に応じて、スイッチング素子Q5とは半周期ずれたタイミングでオンオフする。 Further, the switching element Q2 is turned on and off at a timing shifted from the switching element Q1 by a half cycle according to the detection signal of the first Hall sensor. Further, the switching element Q4 is turned on / off at a timing shifted from the switching element Q3 by a half cycle according to the detection signal of the second Hall sensor. The switching element Q6 is turned on and off at a timing shifted from the switching element Q5 by a half cycle in accordance with the detection signal of the third Hall sensor.
スイッチング素子Q1のオン期間の前半にスイッチング素子Q4がオンし、電機子コイルLu,Lv(図1参照)に電流が流れる。スイッチング素子Q1のオン期間の後半にスイッチング素子Q6がオンし、電機子コイルLu,Lwに電流が流れる。
スイッチング素子Q3のオン期間の前半にスイッチング素子Q6がオンし、電機子コイルLv,Lwに電流が流れる。スイッチング素子Q3のオン期間の後半にスイッチング素子Q2がオンし、電機子コイルLv,Luに電流が流れる。
The switching element Q4 is turned on in the first half of the ON period of the switching element Q1, and a current flows through the armature coils Lu and Lv (see FIG. 1). The switching element Q6 is turned on in the latter half of the ON period of the switching element Q1, and a current flows through the armature coils Lu and Lw.
The switching element Q6 is turned on in the first half of the ON period of the switching element Q3, and a current flows through the armature coils Lv and Lw. The switching element Q2 is turned on in the latter half of the ON period of the switching element Q3, and a current flows through the armature coils Lv and Lu.
スイッチング素子Q5のオン期間の前半にスイッチング素子Q2がオンし、電機子コイルLw,Luに電流が流れる。スイッチング素子Q1のオン期間の後半にスイッチング素子Q2がオンし、電機子コイルLw,Luに電流が流れる。
上記の通電パターンにより、各電機子コイルLu,Lv,Lwが正回転方向に励磁されてブラシレスモータ20が正回転する。
The switching element Q2 is turned on in the first half of the ON period of the switching element Q5, and a current flows through the armature coils Lw and Lu. The switching element Q2 is turned on in the latter half of the ON period of the switching element Q1, and a current flows through the armature coils Lw and Lu.
With the energization pattern, the armature coils Lu, Lv, Lw are excited in the forward rotation direction, and the
図3(b)は、短絡制動時の通電パターンの例を説明する図である。
ブラシレスモータ20の短絡制動時には、例えば上アーム側の3相のスイッチング素子Q1,Q3,Q5は、オフに制御されている。また、下アーム側のうち2相のスイッチング素子Q2,Q4は、オンに制御されている。そして、下アーム側の1相のスイッチング素子Q6は、オンオフを繰り返し行う。これにより、3相出力を同電位に制御して回転速度を落とすことができる。
FIG. 3B is a diagram illustrating an example of an energization pattern during short-circuit braking.
At the time of short-circuit braking of the
次に、図3(c)に逆転制動時の通電パターンの例を説明する。
ブラシレスモータ20の逆転制動時は、ブラシレスモータ20に逆回転トルクがかかるようにスイッチング素子Q1〜Q6が制御される。
例えばスイッチング素子Q1は、回転位置検出器4(図1参照)の第1〜第3のホールセンサのうち、第1のホールセンサの検出信号に応じて、1/3周期分だけオンする。このときのオンタイミングは、図3(a)の正回転時の通電パターンよりも1/3周期だけ遅れている。
Next, an example of an energization pattern during reverse braking will be described with reference to FIG.
At the time of reverse braking of the
For example, the switching element Q1 is turned on for 1/3 period according to the detection signal of the first hall sensor among the first to third hall sensors of the rotational position detector 4 (see FIG. 1). The on-timing at this time is delayed by 1/3 period from the energization pattern during forward rotation in FIG.
この場合スイッチング素子Q5は、第3のホールセンサの検出信号に応じて、1/3周期分だけオンする。スイッチング素子Q5は、スイッチング素子Q1よりも1/3周期だけ遅れたタイミングでオンオフする。さらに、スイッチング素子Q3は、第2のホールセンサの検出信号に応じて、1/3周期分だけオンする。スイッチング素子Q3は、スイッチング素子Q5よりも1/3周期だけ遅れたタイミングでオンオフする。 In this case, the switching element Q5 is turned on for 1/3 period in accordance with the detection signal of the third Hall sensor. Switching element Q5 is turned on and off at a timing delayed by 1/3 period from switching element Q1. Further, the switching element Q3 is turned on for 1/3 period in accordance with the detection signal of the second Hall sensor. Switching element Q3 is turned on and off at a timing delayed by 1/3 period from switching element Q5.
また、スイッチング素子Q2は、第1のホールセンサの検出信号に応じて、スイッチング素子Q1とは半周期ずれたタイミングでオンオフする。さらに、スイッチング素子Q6は、第3のホールセンサの検出信号に応じて、スイッチング素子Q5とは半周期ずれたタイミングでオンオフする。また、スイッチング素子Q4は、第2のホールセンサの検出信号に応じて、スイッチング素子Q3とは半周期ずれたタイミングでオンオフする。 Further, the switching element Q2 is turned on and off at a timing shifted from the switching element Q1 by a half cycle according to the detection signal of the first Hall sensor. Furthermore, the switching element Q6 is turned on / off at a timing shifted from the switching element Q5 by a half cycle in accordance with the detection signal of the third Hall sensor. Further, the switching element Q4 is turned on and off at a timing shifted from the switching element Q3 by a half cycle according to the detection signal of the second Hall sensor.
スイッチング素子Q1のオン期間の前半にスイッチング素子Q6がオンし、後半にスイッチング素子Q4がオンする。スイッチング素子Q5のオン期間の前半にスイッチング素子Q4がオンし、後半にスイッチング素子Q2がオンする。スイッチング素子Q3のオン期間の前半にスイッチング素子Q2がオンし、後半にスイッチング素子Q6がオンする。この通電パターンにより、各電機子コイルLu,Lv,Lwは、逆回転方向に励磁される。ブラシレスモータ20には逆回転方向のトルクが加わり、直流電源Vdの直流端子のノードに対して逆起電力を供給する。
Switching element Q6 is turned on in the first half of the ON period of switching element Q1, and switching element Q4 is turned on in the second half. Switching element Q4 is turned on in the first half of the ON period of switching element Q5, and switching element Q2 is turned on in the second half. Switching element Q2 is turned on in the first half of the ON period of switching element Q3, and switching element Q6 is turned on in the second half. With this energization pattern, each armature coil Lu, Lv, Lw is excited in the reverse rotation direction. Torque in the reverse rotation direction is applied to the
以下、第1比較例と第2比較例により、本発明の課題について説明する。
図11は、第1比較例のブラシレスモータ20の駆動制御装置1Aを示す概略の構成図である。図1に示した駆動制御装置1のクランプ回路30の代わりに、抵抗R2とMOSFET(Q9)とを備えている。
Hereinafter, the problems of the present invention will be described with reference to a first comparative example and a second comparative example.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a
第1比較例のモータ制動部8は、逆転ブレーキ時にMOSFET(Q9)をオンさせて、回生電圧を抵抗R2とMOSFET(Q9)で消費させる。この場合、抵抗R2として大電力に耐えられる素子が必要なので、部品サイズが大きく高価となる。そのため、実装面積に限りがある場合には現実的ではない。
The
図12は、第2比較例のブラシレスモータ20の駆動制御装置1Bを示す概略の構成図である。図1に示した駆動制御装置1のクランプ回路30を備えず、ダイオードDとコンデンサCとを備えている。
ダイオードDは、直流電源Vdと駆動制御装置1Bとの間に接続されて、逆転制動により発生する回生電圧が、直流電源Vdに印加されないようにしている。コンデンサCは、逆転制動により発生する回生電圧を充電する。第2比較例の駆動制御装置1Bは、逆転制動により発生する回生電圧をコンデンサCに充電させながら逆転制動信号を出力する。このときの動作例を、図13に示す。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing the
The diode D is connected between the DC power supply Vd and the
図13は、第2比較例のクランプ/逆転制動の動作を示すタイミングチャートである。電源電圧Vinは、直流電源Vdの正極ノードの電圧を示している。制動信号C2の白抜きの角丸四角は、短絡制動信号を示している。制動信号C2のハッチングを施した角丸四角は、逆転制動信号を示している。 FIG. 13 is a timing chart showing the clamp / reverse braking operation of the second comparative example. The power supply voltage Vin indicates the voltage of the positive node of the DC power supply Vd. White squares in the braking signal C2 indicate short circuit braking signals. A rounded square with hatching of the braking signal C2 indicates a reverse braking signal.
時刻t50以前にてモータ制動部8は、制動信号C2として短絡制動信号を出力する。時刻t50にて、電源電圧Vinが制動開始電圧Vth以下に低下すると、モータ制動部8は、制動信号C2として逆転制動信号を出力する。逆転制動により発生する回生電圧により、電源電圧Vinは次第に上昇する。
時刻t51にて、電源電圧Vinが上限閾値電圧Vupに達すると、モータ制動部8は、制動信号C2の出力を停止する。この上限閾値電圧Vupは、駆動制御装置1Bを構成する各素子が故障なく動作可能な電圧である。
Prior to time t50, the
When the power supply voltage Vin reaches the upper limit threshold voltage Vup at time t51, the
時刻t51〜t52は、コンデンサCの放電期間である。この放電期間にてモータ制動部8は、回生電圧の発生を無くすために逆転制動信号をオフする。時刻t52にて電源電圧Vinが下限閾値電圧Vlo以下となると、モータ制動部8は、再び制動信号C2として逆転制動信号を出力する。逆転制動により発生する回生電圧により、電源電圧Vinは次第に上昇する。下限閾値電圧Vloは、制御回路部5が動作可能な電圧である。
時刻t53にて電源電圧Vinが再び上限閾値電圧Vupに達すると、モータ制動部8は、逆転制動信号の出力を停止する。以下、駆動制御装置1Bは同様の動作を繰り返して、ブラシレスモータ20を停止させる。
Time t51 to t52 is a discharge period of the capacitor C. During this discharge period, the
When the power supply voltage Vin reaches the upper threshold voltage Vup again at time t53, the
このように、第2比較例にて逆転制動信号を出力できるのは、コンデンサCの放電期間の合間である。第2比較例では、逆転制動信号を出力できる時間比率が小さいため、ブラシレスモータ20の停止までに時間が掛かってしまう。
そこで本実施形態の駆動制御装置1は、クランプ回路30を設けて、逆転制動信号を出力できる時間比率を大きくしている。この動作について図4と図5とを参照して説明する。
Thus, in the second comparative example, the reverse braking signal can be output during the discharge period of the capacitor C. In the second comparative example, since the time ratio at which the reverse braking signal can be output is small, it takes time to stop the
Therefore, the
図4は、本実施形態の逆転制動処理を示すフローチャートである。
最初に直流電源Vdがオフされると(ステップS21)、図4の処理が開始する。
制御回路部5の電源電圧監視部9は、常に電源電圧Vinを監視している。具体的には、制御回路部5の電源電圧監視部9は、電源電圧Vinを検知してアナログ/デジタル変換し、制御動作判定部10に出力する。制御回路部5の制御動作判定部10は、電源電圧Vinが制動開始電圧Vth以下であるか否かを判定する(ステップS22)。電源電圧Vinが制動開始電圧Vth以下ならば(ステップS22でYes)、ステップS23の処理に進む。制御動作判定部10は、このステップS22において電源電圧Vinと制動開始電圧Vthとの大小関係を比較することにより、逆転制動が可能か否かを判断している。
FIG. 4 is a flowchart showing the reverse braking process of the present embodiment.
When the DC power supply Vd is turned off for the first time (step S21), the process of FIG. 4 starts.
The power supply
制御回路部5がクランプ信号S3をLレベルとしてMOSFET(Q7)をオンさせる(ステップS23)と、コンデンサC3が放電し、それに伴い電源電圧Vinが低下する。制御回路部5は、電源電圧Vinが下限閾値電圧Vlo以下に低下したならば(ステップS24でYes)、クランプ信号S3をHレベルとしてMOSFET(Q7)をオフし、更にプリドライブ回路3に逆転制動信号を出力する(ステップS25)。これにより回生電圧が発生して、直流電源Vdの正極ノードの電源電圧Vinが上昇する。
When the
制御回路部5は、電源電圧Vinが上限閾値電圧Vup以上に上昇したならば(ステップS26でYes)、逆転制動信号の出力を停止(ステップS27)して、ステップS23の処理に戻る。また、制御回路部5は、電源電圧Vinが上限閾値電圧Vup未満ならば(ステップS26でNo)、ブラシレスモータ20の回転速度と逆転制動終了閾値とを比較する(ステップS28)。制御回路部5は、ブラシレスモータ20の回転速度が逆転制動終了閾値を超えているならば(ステップS28でNo)ステップS26の処理に戻る。逆転制動終了閾値以下ならば(ステップS28でYES)、制御回路部5は、逆転制動信号の出力を停止して(ステップS29)、短絡制動信号を出力する(ステップS30)。その後暫くするとロータの回転が停止する(ステップS31)。
If the power supply voltage Vin rises above the upper threshold voltage Vup (Yes in step S26), the
図5は、本実施形態のクランプ/逆転制動の動作を示すタイミングチャートである。図5は、電源電圧Vinと制動信号C2とクランプ信号S3の時系列変化を示している。電源電圧Vinは、直流電源Vdの正極ノードの電圧を示している。制動信号C2の白抜きの角丸四角は、短絡制動信号を示している。制動信号C2のハッチングを施した角丸四角は、逆転制動信号を示している。
図5では、制御回路部5は、モータ制動部8により、制御動作切換部6から入力される動作指令信号S2に応じて、所定期間(時刻t10〜時刻t14)に亘り、クランプ信号S3と制動信号C2として逆転制動信号を交互に出力する。
FIG. 5 is a timing chart showing the clamp / reverse braking operation of the present embodiment. FIG. 5 shows time-series changes of the power supply voltage Vin, the braking signal C2, and the clamp signal S3. The power supply voltage Vin indicates the voltage of the positive node of the DC power supply Vd. White squares in the braking signal C2 indicate short circuit braking signals. A rounded square with hatching of the braking signal C2 indicates a reverse braking signal.
In FIG. 5, the
直流電源Vdがオフされると、電源電圧Vinは次第に低下する。このときクランプ信号S3はHレベルであり、制動信号C2は何も出力されていない。
時刻t10にて、電源電圧Vinは制動開始電圧Vth以下となり、クランプ信号S3はHレベルからLレベルに変化する。これに伴い、電源電圧Vinは急峻に低下する。
When the DC power supply Vd is turned off, the power supply voltage Vin gradually decreases. At this time, the clamp signal S3 is at the H level, and no braking signal C2 is output.
At time t10, the power supply voltage Vin becomes equal to or lower than the braking start voltage Vth, and the clamp signal S3 changes from the H level to the L level. Along with this, the power supply voltage Vin sharply decreases.
時刻t11にて、電源電圧Vinが下限閾値電圧Vlo以下に低下すると、クランプ信号S3はLレベルからHレベルに変化し、かつ制動信号C2として逆転制動信号が出力される。逆転制動に伴う回生電圧により、直流電源Vdの電源電圧Vinが上昇する。 When the power supply voltage Vin falls below the lower threshold voltage Vlo at time t11, the clamp signal S3 changes from L level to H level, and a reverse braking signal is output as the braking signal C2. The power supply voltage Vin of the DC power supply Vd rises due to the regenerative voltage accompanying reverse braking.
時刻t12にて、電源電圧Vinが上限閾値電圧Vup以上に上昇すると、クランプ信号S3はHレベルからLレベルに変化し、かつ制動信号C2の出力が停止される。これにより、電源電圧Vinはクランプされて低下する。これら時刻t10〜t13のような動作の繰り返しにより、ブラシレスモータ20の回転速度は低下する。これら繰り返し動作の後、短絡制動信号が出力され、電源電圧Vinが更に低下する。
時刻t14は、所定期間の終了時刻であって、ブラシレスモータ20の回転速度が逆転制動終了閾値以下となる時刻である(図4のステップS28でYES)。以降、制動信号C2として短絡制動信号が出力され、クランプ信号S3はHレベルを維持する。
When the power supply voltage Vin rises to the upper threshold voltage Vup or higher at time t12, the clamp signal S3 changes from the H level to the L level, and the output of the braking signal C2 is stopped. Thereby, the power supply voltage Vin is clamped and falls. By repeating the operations at times t10 to t13, the rotational speed of the
Time t14 is the end time of the predetermined period, and is the time when the rotational speed of the
このように動作することで、駆動制御装置1は、電源電圧Vinを上限閾値電圧Vupから下限閾値電圧Vloの間のいずれかとしつつ、逆転制動信号を出力することができるので、ブラシレスモータ20を短時間に停止することができる。
By operating in this way, the
《第1変形例》
次に、短絡制動を行う第1変形例について説明する。上記した実施形態のうち、逆転制動信号を出力していない期間には、短絡制動信号を出力することができる。
図6は、第1変形例の逆転制動処理を示すフローチャートである。図4に示したフローチャートと同一の処理には同一の符号を付与している。
直流電源Vdがオフされると(ステップS21)、図4の処理が開始する。
制御回路部5は、モータ制動部8により、プリドライブ回路3に制動信号C2として短絡制動信号を出力する(ステップS21A)。これにより、制御回路部5は、ブラシレスモータ20を減速することができる。
<< First Modification >>
Next, a first modification example that performs short-circuit braking will be described. In the above-described embodiment, the short-circuit braking signal can be output during a period when the reverse braking signal is not output.
FIG. 6 is a flowchart showing the reverse braking process of the first modification. The same processes as those in the flowchart shown in FIG.
When the DC power supply Vd is turned off (step S21), the process of FIG. 4 starts.
The
ステップS22,S23の処理は、図4に示した処理と同様である。その後制御回路部5は、モータ制動部8により、プリドライブ回路3に制動信号C2として短絡制動信号を出力する(ステップS23A)。これにより制御回路部5は、ブラシレスモータ20を減速することができる。
以降、ステップS24〜S31の処理は、図4に示した処理と同様である。
The processing in steps S22 and S23 is the same as the processing shown in FIG. Thereafter, the
Henceforth, the process of step S24-S31 is the same as the process shown in FIG.
図7は、第1変形例のクランプ/逆転制動の動作を示すタイミングチャートである。図7から図9は、電源電圧Vinと制動信号C2とクランプ信号S3の時系列変化を示している。
図7では、制御回路部5は、モータ制動部8により、制御動作切換部6から入力される動作指令信号S2に応じて、所定期間(時刻t20〜時刻t24)に亘り、クランプ信号S3と制動信号C2として逆転制動信号を交互に出力するとともに、クランプ信号S3が出力されている間、制動信号C2として短絡制動信号を出力している。
時刻t24は、所定期間の終了時刻であって、ブラシレスモータ20の回転速度が逆転制動終了閾値以下となる時刻である(図6のステップS28でYES)。以降、制動信号C2として短絡制動信号が出力され、クランプ信号S3はHレベルを維持する。
FIG. 7 is a timing chart showing the clamp / reverse braking operation of the first modification. 7 to 9 show time-series changes in the power supply voltage Vin, the braking signal C2, and the clamp signal S3.
In FIG. 7, the
Time t24 is the end time of the predetermined period, and is the time when the rotational speed of the
図5に示す上記実施形態とは異なり、第1変形例のクランプ/逆転制動は、直流電源Vdがオフされた当初から制動信号C2として短絡制動信号の出力を開始していることと、所定期間において、クランプ信号S3をLレベルに切り替えている時刻t20〜t21と時刻t22〜t23にて、同時に短絡制動信号を出力していることが異なる。これにより制御回路部5は、より早くブラシレスモータ20を停止させることができる。
Unlike the above-described embodiment shown in FIG. 5, the clamp / reverse braking of the first modified example starts outputting a short-circuit braking signal as the braking signal C2 from the beginning when the DC power supply Vd is turned off, and for a predetermined period. , The short-circuit braking signal is output simultaneously at time t20 to t21 and time t22 to t23 when the clamp signal S3 is switched to the L level. Thereby, the
《第2変形例》
次に、制動開始電圧Vthに達した後、最初に逆転制動信号を出力する第2変形例について説明する。
図8は、第2変形例のクランプ/逆転制動の動作を示すタイミングチャートである。図7に示す第1変形例とは異なり、第2変形例のクランプ/逆転制動は、電源電圧Vinが制動開始電圧Vth以下に低下した後、時刻t30〜t31にて、制動信号C2として逆転制動信号を出力している。
図8では、制御回路部5は、モータ制動部8により、制御動作切換部6から入力される動作指令信号S2に応じて、所定期間(時刻t30〜時刻t34)に亘り、クランプ信号S3と制動信号C2として逆転制動信号を交互に出力するとともに、所定期間の開始時(時刻t30)に、制動信号C2として逆転制動信号を出力している。
<< Second Modification >>
Next, a description will be given of a second modification in which a reverse braking signal is first output after reaching the braking start voltage Vth.
FIG. 8 is a timing chart showing the clamp / reverse braking operation of the second modified example. Unlike the first modification shown in FIG. 7, the clamp / reverse braking of the second modification is the reverse braking as the braking signal C <b> 2 from time t <b> 30 to t <b> 31 after the power supply voltage Vin drops below the braking start voltage Vth. A signal is being output.
In FIG. 8, the
その後、電源電圧Vinが上限閾値電圧Vup以上に上昇すると、時刻t31〜t32にて、クランプ信号S3をLレベルに切り替えている。更に、電源電圧Vinが下限閾値電圧Vlo以下に低下すると、時刻t32〜t33にて、クランプ信号S3をHレベルに切り替えている。
時刻t34は、所定期間の終了時刻であって、ブラシレスモータ20の回転速度が逆転制動終了閾値以下となる時刻である。以降、制動信号C2として短絡制動信号が出力され、クランプ信号S3はHレベルを維持する。
Thereafter, when the power supply voltage Vin rises above the upper threshold voltage Vup, the clamp signal S3 is switched to the L level at times t31 to t32. Further, when the power supply voltage Vin falls below the lower limit threshold voltage Vlo, the clamp signal S3 is switched to the H level from time t32 to t33.
Time t34 is the end time of the predetermined period, and is the time when the rotational speed of the
このように、電源電圧Vinが制動開始電圧Vth以下に低下した後に、制動信号C2として逆転制動信号を出力し、その後にクランプ信号S3を出力してもよい。 Thus, after the power supply voltage Vin drops below the braking start voltage Vth, the reverse braking signal may be output as the braking signal C2, and then the clamp signal S3 may be output.
《第3変形例》
図9は、第3変形例のクランプ/逆転制動の動作を示すタイミングチャートである。図7に示す第1変形例とは異なり、第3変形例のクランプ/逆転制動は、電源電圧Vinが制動開始電圧Vth以下に低下した後、ブラシレスモータ20の回転速度が所定閾値以下に低下するまで、継続的に制動信号C2として逆転制動信号を出力している。クランプ回路30による電圧低下は、逆転制動信号の回生電圧による電圧上昇よりも変化量が大きいので、電源電圧Vinをクランプすることができる。
図9では、制御回路部5は、所定期間(時刻t40〜時刻t44)に亘り、制動信号C2として逆転制動信号を継続的に出力するとともに、クランプ信号S3を間欠的に出力している。すなわちモータ制動部8は、制御動作切換部6から入力される動作指令信号S2に応じて、所定期間(時刻t40〜時刻t44)に亘り、制動信号C2として逆転制動信号を継続的に出力するとともに、クランプ信号S3を間欠的に出力している。
時刻t44は、所定期間の終了時刻であって、ブラシレスモータ20の回転速度が逆転制動終了閾値以下となる時刻である。以降、制動信号C2として短絡制動信号が出力され、クランプ信号S3はHレベルを維持する。
<< Third Modification >>
FIG. 9 is a timing chart showing the clamp / reverse braking operation of the third modification. Unlike the first modified example shown in FIG. 7, in the clamp / reverse braking of the third modified example, the rotation speed of the
In FIG. 9, the
Time t44 is the end time of the predetermined period, and is the time when the rotational speed of the
図10は、本実施形態の制動方法と第2比較例の制動方法の経過時間と回転速度との関係を示す図である。
時刻T0にて、ブラシレスモータ20は回転速度Rcを維持しており、時刻T1にて直流電源Vdがオフされる。
FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the elapsed time and the rotational speed of the braking method of the present embodiment and the braking method of the second comparative example.
At time T0, the
時刻T2にて、ブラシレスモータ20の回転速度がRb以下となると、制動動作を開始する。以下、破線Aは、第2比較例におけるブラシレスモータ20の回転速度の変化を示している。実線Bは、本実施形態におけるブラシレスモータ20の回転速度の変化を示している。つまり、本実施形態では時刻T8でブラシレスモータ20が停止し、第2比較例では時刻T9でブラシレスモータ20が停止する。
本実施形態では、逆転制動信号を出力する時間比率を大きくすることができ、第2比較例と比べて、より早くブラシレスモータ20を停止させることができる。
When the rotational speed of the
In the present embodiment, the time ratio for outputting the reverse braking signal can be increased, and the
(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の(a)〜(l)のようなものがある。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. For example, there are the following (a) to (l).
(a) 上記実施形態のブラシレスモータ20の駆動制御装置1は、回転位置検出器4は、3組のホールセンサと増幅器の組合せを有している。しかし、これに限られず、ホールセンサの数は特に限定されない。また、ブラシレスモータ20の駆動制御装置1は、ホールセンサと増幅器の組合せを有する回転位置検出器4を用いず、電機子コイルLu,Lv,Lwに発生する逆起電力を検知することにより、ロータの回転位置を検出してもよい。
(A) In the
(b) 上記実施形態のブラシレスモータ20は3相である。しかし、これに限られず、相数は1相以上であればよい。
(B) The
(c) スイッチング素子Q1〜Q6は、FETに限定されず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などに代表される他の種類のスイッチング素子であってもよい。 (C) The switching elements Q1 to Q6 are not limited to FETs, and may be other types of switching elements typified by IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
(d) 上記実施形態の駆動制御装置1は、短絡制動時に、下アーム側の1つのスイッチング素子Q6をスイッチング動作している。しかし、これに限られず、駆動制御装置は、1つのスイッチング素子Q6のスイッチング動作では十分な電圧が作り出せない場合、2つ以上のスイッチング素子をスイッチング動作させてもよい。
(D) The
(e) 短絡制動時にスイッチングさせるアーム(第2アーム)は、下アームに限定されず、上アームであってもよい。また、スイッチングさせるのは、W相のスイッチング素子に限定されず、他の相であってもよい。 (E) The arm (second arm) that is switched during the short-circuit braking is not limited to the lower arm, and may be the upper arm. Further, the switching is not limited to the W-phase switching element, but may be another phase.
(f) 上記実施形態では短絡制動時に下アーム側の1つのスイッチング素子Q6を第1のパルス信号Vwlに基づいてスイッチング動作させている。しかし、周波数の増減やデューティ比の増減などは、特に限定されない。電源電圧Vinの変動や、回転停止時間を所望の状態になるように、周波数やデューティ比を適宜設定することができる。 (F) In the embodiment described above, one switching element Q6 on the lower arm side is switched based on the first pulse signal Vwl during short-circuit braking. However, the increase / decrease in the frequency and the increase / decrease in the duty ratio are not particularly limited. The frequency and the duty ratio can be appropriately set so that the fluctuation of the power supply voltage Vin and the rotation stop time are in a desired state.
(g) 駆動制御装置1は、回転位置検出器4によってブラシレスモータ20の回転速度を検知し、この回転速度に応じたデューティ比、または、この回転速度に応じた周波数のパルス信号Vwlをインバータ回路2に出力するように構成してもよい。これにより、ブラシレスモータ20の回転速度がどのように減衰するか不明な場合であっても、回転速度に応じたパルス信号Vwlによって、電源電圧Vinを維持するので、更に長期間に亘ってブラシレスモータ20に短絡制動を掛けることができる。
(G) The
(h) 駆動制御装置1の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。
(H) At least a part of the
(i) 上記実施形態では、制動制御の開始を電源電圧Vinで判定する例で説明したが、これには特に限定されない。具体的には、例えばブラシレスモータ20の回転速度に基づいて判定するようにしてもよい。
(I) Although the above embodiment has been described with an example in which the start of the braking control is determined by the power supply voltage Vin, the present invention is not particularly limited thereto. Specifically, for example, the determination may be made based on the rotation speed of the
(j) 上記実施形態で示したフローチャートや制動制御時の各部波形を説明する図などは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。例えば、図4や図6に示したフローチャートは、このフローに限定されるものではなく、適宜、各ステップ間に他の処理が挿入されてもよい。 (J) The flowcharts shown in the above embodiment and the diagrams explaining the waveform of each part at the time of braking control are examples for explaining the operation, and are not limited thereto. For example, the flowcharts shown in FIGS. 4 and 6 are not limited to this flow, and other processes may be appropriately inserted between the steps.
(k) 短絡制動と逆転制動との相互の切り替えの間に無信号期間を設ける構成も本発明の範囲に含むものである。
(l) クランプ回路30のトランジスタQ8は、MOSFETなどであってもよい。
(K) A configuration in which a no-signal period is provided between the switching between the short-circuit braking and the reverse braking is also included in the scope of the present invention.
(L) The transistor Q8 of the
1,1A,1B 駆動制御装置
2 インバータ回路 (モータ駆動部の一例)
3 プリドライブ回路 (モータ駆動部の一例)
4 回転位置検出器
5 制御回路部
6 制御動作切換部
7 モータ制御部
8 モータ制動部
9 電源電圧監視部
10 制御動作判定部
11 定電圧源
20 ブラシレスモータ
30 クランプ回路
S1〜S2 動作指令信号
S3 クランプ信号
C1 駆動制御信号
C2 制動信号 (逆転制動信号または短絡制動信号)
C,C3,C4 コンデンサ
D ダイオード
ZD ツェナーダイオード
Vd 直流電源
Vin 電源電圧
Vuu,Vul,Vvu,Vvl,Vwu,Vwl 駆動信号
Lu,Lv,Lw 電機子コイル
R1,R2 抵抗
R11 プルアップ抵抗
Q1〜Q6 スイッチング素子
Q7,Q9 MOSFET
Q8 トランジスタ
Iw 相電流
1, 1A, 1B
3 Pre-drive circuit (Example of motor drive unit)
4
C, C3, C4 Capacitor D Diode ZD Zener diode Vd DC power supply Vin Power supply voltage Vuu, Vul, Vvu, Vvl, Vwu, Vwl Drive signal Lu, Lv, Lw Armature coil R1, R2 Resistor R11 Pull-up resistor Q1-Q6 Switching Element Q7, Q9 MOSFET
Q8 Transistor Iw phase current
Claims (13)
入力されるクランプ信号に応じて前記電源の正極端子の電圧を所定の制限電圧にクランプするクランプ回路と、
前記電源の電圧を検知して得られた電圧値に応じて、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号または逆転制動信号を出力し、前記電圧値に応じて、前記クランプ回路に対してクランプの動作を指示する前記クランプ信号を出力し、前記電源の電圧を定電圧化した定電圧源から電力供給される制御回路部と、を備えており、
前記制御回路部は、前記電源からの電力供給の停止を検知すると、
前記電圧値が所定の閾値以下であるならば、所定期間に亘り、前記電圧値に応じて、前記クランプ信号または前記逆転制動信号のどちらかを出力するとともに、
前記所定期間において、
前記電圧値が上限閾値電圧以上のときに前記クランプ信号を出力して前記電源の正極端子の電圧をクランプして前記電圧値を低下させ、
前記電圧値が下限閾値電圧以下のときに前記クランプ信号の出力を停止し、前記逆転制動信号を出力することにより発生する回生電圧により前記電圧値を上昇させる、
ブラシレスモータの駆動制御装置。 The first arm side switching element connected between the armature coil of each phase of the brushless motor and the positive electrode of the power source, and the second arm side connected between the armature coil of each phase and the negative electrode of the power source A motor drive unit including an inverter circuit having a switching element;
A clamp circuit that clamps the voltage of the positive terminal of the power source to a predetermined limit voltage according to an input clamp signal;
According to the voltage value obtained by detecting the voltage of the power source, a drive control signal or a reverse braking signal is output to the motor drive unit, and the clamp circuit is clamped to the clamp circuit according to the voltage value. A control circuit unit that outputs the clamp signal instructing operation and is supplied with power from a constant voltage source in which the voltage of the power source is made constant.
When the control circuit unit detects a stop of power supply from the power source,
If the voltage value is below a predetermined threshold value, for a predetermined period of time, depending on the voltage value, and outputs whether flicker said clamping signal or the reverse rotation brake signal throat,
In the predetermined period,
When the voltage value is equal to or higher than an upper threshold voltage, the clamp signal is output to clamp the voltage of the positive terminal of the power source to reduce the voltage value,
Stopping the output of the clamp signal when the voltage value is equal to or lower than a lower threshold voltage, and increasing the voltage value by a regenerative voltage generated by outputting the reverse braking signal;
Drive control device for brushless motor.
入力されるクランプ信号に応じて前記電源の正極端子の電圧を所定の制限電圧にクランプするクランプ回路と、
前記電源の電圧を検知して得られた電圧値に応じて、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号または逆転制動信号を出力し、前記電圧値に応じて、前記クランプ回路に対してクランプの動作を指示する前記クランプ信号を出力し、前記電源の電圧を定電圧化した定電圧源から電力供給される制御回路部と、を備えており、
前記制御回路部は、前記電圧値が所定の閾値以下になったことを検知したならば、前記クランプ信号を出力し、
その後、所定期間に亘り、前記電源の電圧が下限以下であることを検知したならば、前記クランプ信号の出力を停止して更に前記逆転制動信号を出力し、前記電源の電圧が上限以上であることを検知したならば、前記クランプ信号を出力して更に前記逆転制動信号の出力を停止する、
ブラシレスモータの駆動制御装置。 The first arm side switching element connected between the armature coil of each phase of the brushless motor and the positive electrode of the power source, and the second arm side connected between the armature coil of each phase and the negative electrode of the power source A motor drive unit including an inverter circuit having a switching element;
A clamp circuit that clamps the voltage of the positive terminal of the power source to a predetermined limit voltage according to an input clamp signal;
According to the voltage value obtained by detecting the voltage of the power source, a drive control signal or a reverse braking signal is output to the motor drive unit, and the clamp circuit is clamped to the clamp circuit according to the voltage value. A control circuit unit that outputs the clamp signal instructing operation and is supplied with power from a constant voltage source in which the voltage of the power source is made constant.
When the control circuit unit detects that the voltage value is equal to or lower than a predetermined threshold value , it outputs the clamp signal,
After that, if it is detected that the voltage of the power source is lower than the lower limit for a predetermined period, the output of the clamp signal is stopped and the reverse braking signal is further output, and the voltage of the power source is higher than the upper limit. If it is detected, the clamp signal is output and the output of the reverse braking signal is further stopped.
Drive control device for brushless motor.
請求項1または2に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 The control circuit unit outputs the clamp signal and the reverse braking signal at least once in the predetermined period.
The drive control apparatus of the brushless motor according to claim 1 or 2 .
請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 The brushless motor drive control apparatus according to any one of claims 1 to 3.
入力されるクランプ信号に応じて前記電源の正極端子の電圧を所定の制限電圧にクランプするクランプ回路と、
前記電源の電圧を検知して得られた電圧値に応じて、前記モータ駆動部に対して駆動制御信号または逆転制動信号を出力し、前記電圧値に応じて、前記クランプ回路に対してクランプの動作を指示する前記クランプ信号を出力し、前記電源の電圧を定電圧化した定電圧源から電力供給される制御回路部と、を備えており、
前記制御回路部は、前記電源からの電力供給の停止を検知すると、所定期間に亘って、前記逆転制動信号を出力するとともに、前記所定期間において、前記クランプ信号を前記クランプ回路に間欠的に出力する動作を繰り返す、
ブラシレスモータの駆動制御装置。 The first arm side switching element connected between the armature coil of each phase of the brushless motor and the positive electrode of the power source, and the second arm side connected between the armature coil of each phase and the negative electrode of the power source A motor drive unit including an inverter circuit having a switching element;
A clamp circuit that clamps the voltage of the positive terminal of the power source to a predetermined limit voltage according to an input clamp signal;
According to the voltage value obtained by detecting the voltage of the power source, a drive control signal or a reverse braking signal is output to the motor drive unit, and the clamp circuit is clamped to the clamp circuit according to the voltage value. A control circuit unit that outputs the clamp signal instructing operation and is supplied with power from a constant voltage source in which the voltage of the power source is made constant.
When the control circuit unit detects the stop of the power supply from the power source, the control circuit unit outputs the reverse braking signal over a predetermined period and intermittently outputs the clamp signal to the clamp circuit during the predetermined period. Repeat the operation to
Drive control device for brushless motor.
クランプする前記所定の制限電圧は、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧であるとともに、前記ツェナー電圧は前記制御回路部の動作電圧よりも高く設定されている、
請求項1ないし5のうちいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 The clamp circuit, saw including a zener diode and a series connection of a capacitor and a switch element for discharging said capacitor and is turned ON by the clamp signal and the control circuit section outputs,
The predetermined limit voltage to be clamped is a Zener voltage of the Zener diode, and the Zener voltage is set higher than an operating voltage of the control circuit unit.
The brushless motor drive control device according to any one of claims 1 to 5 .
全ての前記第1アーム側スイッチング素子をオフするスイッチング信号を出力し、少なくとも1つの前記第2アーム側スイッチング素子をスイッチング動作させるとともに、他の前記第2アーム側スイッチング素子をオンする信号である短絡制動信号を出力する、
請求項1ないし6のうちいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 The control circuit unit, before outputting the reverse braking signal in the predetermined period,
A short circuit is a signal that outputs a switching signal for turning off all the first arm side switching elements, operates at least one of the second arm side switching elements, and turns on the other second arm side switching elements. Output a braking signal,
The drive control device for a brushless motor according to any one of claims 1 to 6 .
請求項1ないし7のうちいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 After the predetermined period, until the output to the motor drive unit is stopped, a switching signal for turning off all the first arm side switching elements is output, and at least one second arm side switching element is turned on. A switching operation is performed, and a short circuit braking signal that is a signal for turning on the other second arm side switching element is output.
The drive control apparatus of the brushless motor of any one of Claims 1 thru | or 7 .
請求項1ないし8のうちいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 The end of the predetermined period is determined based on whether one of the voltage of the power supply or the rotation speed of the brushless motor has reached a predetermined value set in advance.
The brushless motor drive control apparatus according to any one of claims 1 to 8 .
前記電源の電圧を検知して得られた電圧値に応じた動作指令信号を生成する制御動作切換部と、
前記動作指令信号に応じて前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力するモータ制御部と、
前記動作指令信号に応じて前記モータ駆動部に対して逆転制動信号を出力し、前記クランプ回路に対してクランプの動作を指示する前記クランプ信号を出力するモータ制動部と、
を含む請求項1ないし8のうちいずれか1項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 The control circuit unit is
A control operation switching unit that generates an operation command signal according to a voltage value obtained by detecting the voltage of the power source;
A motor control unit that outputs a drive control signal to the motor drive unit in response to the operation command signal;
A motor braking unit that outputs a reverse braking signal to the motor driving unit in response to the operation command signal, and outputs the clamp signal that instructs a clamping operation to the clamp circuit;
The drive control apparatus of the brushless motor of any one of Claims 1 thru | or 8 containing these.
前記電源を定電圧化する定電圧源と、
前記電源の正極端子の電圧をクランプするクランプ回路と、
前記定電圧源から電力供給されて前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力する制御回路部と、
を備える駆動制御装置が実行するブラシレスモータの駆動制御方法であって、
前記制御回路部が、前記電源の電圧を監視するステップと、
前記電源の電圧が閾値以下であることを検知するステップと、
前記制御回路部が、所定期間において前記電源の電圧が上限閾値電圧以上のときにクランプ信号を前記クランプ回路に間欠的に出力する動作を繰り返して、前記電源の正極端子の電圧をクランプし、前記電源の電圧が下限閾値電圧以下のときに前記クランプ信号の出力を停止するステップと、
を含むブラシレスモータの駆動制御方法。 The first arm side switching element connected between the armature coil of each phase of the brushless motor and the positive electrode of the power source, and the second arm side connected between the armature coil of each phase and the negative electrode of the power source A motor drive unit including an inverter circuit having a switching element;
A constant voltage source for making the power supply constant,
A clamp circuit for clamping the voltage of the positive terminal of the power source;
A control circuit unit that is supplied with power from the constant voltage source and outputs a drive control signal to the motor drive unit;
A drive control method for a brushless motor executed by a drive control device comprising:
The control circuit unit monitoring the voltage of the power source;
Detecting that the voltage of the power source is below a threshold;
The control circuit unit repeats an operation of intermittently outputting a clamp signal to the clamp circuit when the voltage of the power source is equal to or higher than an upper threshold voltage in a predetermined period, and clamps the voltage of the positive terminal of the power source, Stopping the output of the clamp signal when the voltage of the power supply is equal to or lower than a lower threshold voltage ;
Control method of brushless motor including
前記電源を定電圧化する定電圧源と、
前記電源の正極端子の電圧をクランプするクランプ回路と、
前記定電圧源から電力供給されて前記モータ駆動部に対して駆動制御信号を出力する制御回路部と、
を備える駆動制御装置が実行するブラシレスモータの駆動制御方法であって、
前記制御回路部が、前記電源の電圧を監視するステップと、
前記電源の電圧が閾値以下であることを検知するステップと、
前記電源の電圧が所定の閾値以下になったことを検知したならば、クランプ信号を出力するステップと、
その後、所定期間に亘り、前記電源の電圧が下限閾値電圧以下であることを検知したならば、前記クランプ信号の出力を停止して逆転制動信号を出力し、前記電源の電圧が上限閾値電圧以上であることを検知したならば、前記クランプ信号を出力して前記逆転制動信号の出力を停止するステップと、
を含むブラシレスモータの駆動制御方法。 The first arm side switching element connected between the armature coil of each phase of the brushless motor and the positive electrode of the power source, and the second arm side connected between the armature coil of each phase and the negative electrode of the power source A motor drive unit including an inverter circuit having a switching element;
A constant voltage source for making the power supply constant,
A clamp circuit for clamping the voltage of the positive terminal of the power source;
A control circuit unit that is supplied with power from the constant voltage source and outputs a drive control signal to the motor drive unit;
A drive control method for a brushless motor executed by a drive control device comprising:
The control circuit unit monitoring the voltage of the power source;
Detecting that the voltage of the power source is below a threshold;
If it is detected that the voltage of the power supply has fallen below a predetermined threshold, outputting a clamp signal;
After that, if it is detected that the voltage of the power source is lower than the lower threshold voltage for a predetermined period, the output of the clamp signal is stopped and the reverse braking signal is output, and the voltage of the power source is higher than the upper threshold voltage. If it is detected, the step of outputting the clamp signal and stopping the output of the reverse braking signal;
Control method of brushless motor including
前記電源を定電圧化する定電圧源と、
前記電源の正極端子の電圧をクランプするクランプ回路と、
前記定電圧源から電力供給されて前記モータ駆動部に対して駆動制御信号または逆転制動信号を出力する制御回路部と、
を備える駆動制御装置が実行するブラシレスモータの駆動制御方法であって、
前記制御回路部が、前記電源の電圧を監視するステップと、
前記電源の電圧が閾値以下であることを検知するステップと、
前記制御回路部が、前記電源からの電力供給の停止を検知すると、所定期間に亘って、前記逆転制動信号を出力するとともに、前記所定期間において、クランプ信号を前記クランプ回路に間欠的に出力する動作を繰り返すステップと、
を含むブラシレスモータの駆動制御方法。 The first arm side switching element connected between the armature coil of each phase of the brushless motor and the positive electrode of the power source, and the second arm side connected between the armature coil of each phase and the negative electrode of the power source A motor drive unit including an inverter circuit having a switching element;
A constant voltage source for making the power supply constant,
A clamp circuit for clamping the voltage of the positive terminal of the power source;
A control circuit unit that is supplied with power from the constant voltage source and outputs a drive control signal or a reverse braking signal to the motor drive unit;
A drive control method for a brushless motor executed by a drive control device comprising:
The control circuit unit monitoring the voltage of the power source;
Detecting that the voltage of the power source is below a threshold;
When the control circuit unit detects the stop of the power supply from the power source, the reverse braking signal is output for a predetermined period, and the clamp signal is intermittently output to the clamp circuit for the predetermined period. A step of repeating the operation;
Control method of brushless motor including
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