DE112008003579T5

DE112008003579T5 - Motorantriebssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112008003579T5
Application number: DE112008003579T
Authority: DE
Inventors: Shuya Sano; Kiyonari Kawajiri; Toshiki Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2010-10-28
Also published as: KR20100090725A; KR20130086075A; KR20120046798A; KR20130025435A; US9214889B2; US20100295489A1; JP4920784B2; KR101171537B1; JPWO2009122520A1; CN101983477B; KR101412826B1; KR101356278B1; TWI368836B; CN101983477A; WO2009122520A1; TW200941177A

Abstract

Motorantriebssteuervorrichtung, die enthält:
einen Widerstand, der direkt oder indirekt einen einem Motor zugeführten Antriebsstrom detektiert und eine Spannung entsprechend dem Antriebsstrom erzeugt, mit einem A/D-Wandler die dem durch den Widerstand detektierten Motorantriebsstrom entsprechende Spannung in einen numerischen Wert umwandelt und den in den numerischen Wert umgewandelten Motorantriebsstrom auf die Antriebssteuerung für den Motor reflektiert, wobei
eine Mehrzahl von Widerständen in Reihe verbunden ist, um eine Widerstandskette zu bilden, und
Spannung zwischen beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette A/D-gewandelt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorantriebssteuervorrichtung, die einen bürstenlosen Motor antreibt und genauer gesagt auf eine Technik zum Detektieren von Antriebsströmen von Phasen, die zur Steuerung des bürstenlosen Motors notwendig sind.
HINTERGRUND
Im Allgemeinen weist ein bürstenloser Motor Ankerwindungen für drei Phasen auf. Eine Motorantriebssteuervorrichtung liefert eine beliebige Antriebsspannung an jede Phase des Motors über eine Leistungsinvertierschaltung, die einen Spannungstypinvertierer oder dergleichen enthält. Die Motorantriebssteuervorrichtung kann das Drehmoment durch Steuern dieses Antriebsstroms mit einer Stromsteuerung beliebig steuern.
Die Motorantriebssteuervorrichtung kann den Motor bei beliebiger Geschwindigkeit rotieren, durch Hinzufügen einer Geschwindigkeitssteuerung an einer Vorderseite der Stromsteuerung. Die Motorantriebssteuervorrichtung kann den Motor bei einer beliebigen Drehposition durch Hinzufügen einer Positionssteuerung anhalten.
Im Allgemeinen wird eine CPU für die Steuerarithmetikverarbeitung in der Stromsteuerung, der Geschwindigkeitssteuerung und der Positionssteuerung verwendet. Insbesondere wandelt die Stromsteuerung unter Verwendung eines A/D-Wandlers Spannungswerte von Motorantriebsströmen von drei Phasen des Invertiererausgangs, die durch eine Motorantriebsstromdetektionsschaltung umgewandelt werden, in numerische Werte um. Die Stromsteuerung erfasst die numerischen Werte in einen Operator, wie etwa eine CPU, und führt eine Steueroperation der Stromsteuerung durch.
Die Motorantriebsstromdetektionsschaltung nimmt eine Konfiguration zum, mit einem zwischen einem Invertiererausgang und einer Ankerwicklung eines Motors eingefügten Widerstand, direkten Detektieren eines Antriebsstroms als einer Abfallspannung im Widerstand an. Alternativ detektiert die Detektionsschaltung mit einem Widerstand einen durch einen Stromtransformator erfassten Antriebsstrom als Spannung.
Beim direkten Detektieren eines Motorantriebsstroms mit einem Widerstand, wenn ein eingefügter Widerstand als R repräsentiert ist, ein Motorantriebsstrom als I repräsentiert ist und eine Eingangsspannung des A/D-Wandlers als V repräsentiert ist, ist es möglich, den Motorantriebsstrom aus einer Beziehung von V = I × R zu detektieren (siehe Patentdokument 1). Der Widerstand R wird basierend auf einem Maximalstrom, der zum Antreiben des Motors notwendig ist, und einem Spannungsbereich, der am A/D-Wandler eingegeben werden kann, ausgewählt.
Beim indirekten Detektieren eines Motorantriebsstroms über einen Stromtransformator, wenn ein Umdrehungsverhältnis des Stromtransformators als N repräsentiert ist, ein an einer sekundären Seite des Stromtransformators eingefügter Widerstand als R repräsentiert ist, ein Motorantriebsstrom als I repräsentiert ist und eine Eingangsspannung des A/D-Wandlers als V repräsentiert ist, ist es möglich, den Motorantriebsstrom aus einer Beziehung von V = I × N × R zu detektieren.

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-139091 (14)

ERFINDUNGSOFFENBARUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Der Typ eines durch die Motorantriebssteuervorrichtung zu steuernden Motors ist nicht auf einen begrenzt. Es können verschiedene Motoren, die unterschiedliche maximale Antriebsströme aufweisen, gesteuert werden. Jedoch kann bei der konventionellen Motorantriebssteuervorrichtung, falls maximale Antriebsströme von Motoren als Steuerziele unterschiedlich sind, der A/D-Wandler Motorantriebsströme nicht unter Verwendung eines Gesamtbereiches, indem der A/D-Wandler Umwandlung durchführen kann, in numerische Werte umwandeln. Daher ist es bei einem konstanten Steuerleistungsniveau schwierig, jeden einer Mehrzahl von Motoren mit unterschiedlichen maximalen Antriebsströmen zu steuern.
Falls eine Invertiererschaltung, die eine für einen Motor erforderliche maximale Ausgabespannung liefern kann, für die konventionelle Motorantriebssteuervorrichtung ausgewählt wird, sind ein Maximalantriebsstromwert des Motors und ein Maximalausgabespannungswert der Invertiererschaltung im Wesentlichen gleich. Daher kann ein Widerstand so ausgewählt werden, dass der maximale Antriebsstromwert des Motors und ein maximaler Eingangsspannungswert des A/D-Wandlers im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Folglich kann der A/D-Wandler einen Motorantriebsstrom in einen numerischen Wert unter Verwendung eines Gesamtbereichs, in dem der A/D-Wandler Umwandlung durchführen kann, umwandeln.
Jedoch wird für die konventionelle Motorantriebssteuervorrichtung die Auswahl einer Invertiererschaltung abhängig von einem Motor, der mit der Motorantriebssteuervorrichtung zu verbinden ist, nicht durchgeführt. Der Widerstand von Widerständen zur Phasenstromdetektion in der Motorantriebsstromdetektionsschaltung wird fix ausgewählt, basierend auf einem maximalen Ausgabestromwert des gemeinsam verwendeten Invertierers und eines maximalen Eingangsspannungswertes des A/D-Wandlers.
Daher, wenn der Motor zu einem Motor verändert wird, der einen anderen maximalen Antriebsstrom aufweist, insbesondere wenn ein maximaler Ausgabestromwert der Invertiererschaltung größer als ein maximaler Antriebsstromwert des mit der Motorantriebssteuervorrichtung verbundenen geänderten Motors ist, kann der A/D-Wandler Motorantriebsströme in numerische Werte nur unter Verwendung eines kleineren Bereichs als des Gesamtbereichs, in dem der A/D-Wandler eine Umwandlung durchführen kann, umwandeln. In diesem Fall, weil das Gewicht eines Stromwertes pro einem Datum eines A/D-Umwandlungsergebnisses groß ist, kann eine Feinsteuerung nicht durchgeführt werden.
Wenn beispielsweise ein maximaler Antriebsstromwert des Motors auf ±10 Ampere eingestellt wird, ein Widerstand auf 1 Ohm eingestellt wird und ein maximaler Eingangsspannungswert des A/D-Wandlers auf ±10 Volt eingestellt wird, kann der A/D-Wandler Motorantriebsströme im gesamten Umwandlungsbereich des A/D-Wandlers umwandeln. Wenn der A/D-Wandler eine Auflösung aufweist, durch welche der gesamte Umwandlungsbereich in 200 unterteilt wird, hat ein Datum nach A/D-Wandlung eine Gewichtung von 0,1 A.
Wenn jedoch ein Motor mit einem maximalen Antriebsstromwert von ±5 Ampere mit einer Motorantriebssteuervorrichtung verbunden ist, in welcher ein A/D-Wandler und ein Widerstand gleiche Konfigurationen wie jene oben erläuterten aufweisen, kann der A/D-Wandler nur in einer Hälfte eines Umwandlungsbereichs des A/D-Wandlers verwendet werden. Ein Datum nach A/D-Wandlung hat nur eine Gewichtung von 0,1 Ampere. Anders ausgedrückt, fällt die A/D-Umwandlungsauflösung für einen Motorantriebsstrom und die Stromsteuerungsgenauigkeit ist beeinträchtigt.
In diesem Fall, falls ein Widerstand auf 2 Ohm geändert wird, beträgt ein Eingangsspannungseingang an den A/D-Wandler, wenn der Motor mit einem maximalen Strom angetrieben wird, ±10 Volt. Der gesamte Umwandlungsbereich des A/D-Wandlers kann effektiv verwendet werden. Ein Datum nach A/D-Wandlung hat eine Gewichtung von 0,05 Ampere und die Stromumwandlungsgenauigkeit pro einem Datum wird verbessert. Jedoch kann eine solche Konfiguration nicht eingenommen werden.
Der A/D-Wandler unterteilt den maximalen Antriebsstrom-Bereich des Motors gleich und wandelt Antriebsströme in numerische Werte um. Daher verändert sich die Gewichtung eines Datums nach A/D-Wandlung nicht abhängig davon, ob ein Stromwert groß oder klein ist. Daher, insbesondere wenn ein Motorantriebsstrom klein ist, ist ein durch ein Datum nach A/D-Wandlung repräsentierter Stromwert groß. Mit anderen Worten fällt in diesem Fall, wie im oben erläuterten Fall, die A/D-Umwandlungsauflösung für einen Motorantriebsstrom und die Stromsteuergenauigkeit ist beeinträchtigt.
Weiterhin, wenn ein Codierer oder dergleichen angebracht ist, um Position und Geschwindigkeit des Motors zu steuern und die Auflösung des Codierers hinreichend hoch ist, kann ein Fall auftreten, bei dem, weil Genauigkeit pro ein Datum eines in einen numerischen Wert umgewandelten Motorantriebsstroms niedrig ist, solche Stromsteuergenauigkeit die Positionssteuerung und Geschwindigkeitssteuerung für den Motor negativ beeinträchtigt, so dass selbst die Genauigkeit der Positionssteuerung und der Geschwindigkeitssteuerung beeinträchtigt ist.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Obige gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorantriebssteuervorrichtung zu erhalten, die eine Hochgenauigkeitssteuerung realisieren kann, ohne die Stromdetektionsgenauigkeit zu beeinträchtigen, selbst falls ein zu verbindender bürstenloser Motor verändert wird, und welche die Stromdetektionsgenauigkeit selbst in einem Bereich mit einem kleinen Motorantriebsstrom verbessern kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält eine Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Widerstand, der direkt oder indirekt einen einem Motor zugeführten Antriebsstrom detektiert und eine Spannung entsprechend dem Antriebsstrom erzeugt, mit einem A/D-Wandler die dem durch den Widerstand detektierten Motorantriebsstrom entsprechende Spannung in einen numerischen Wert umwandelt und den in den numerischen Wert umgewandelten Motorantriebsstrom auf die Antriebssteuerung für den Motor reflektiert, wobei eine Mehrzahl von Widerständen in Reihe verbunden ist, um eine Widerstandskette zu bilden, und Spannung zwischen beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette A/D-gewandelt wird.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es die Wirkung, dass es möglich ist, eine Motorantriebssteuervorrichtung zu erhalten, welche Hochgenauigkeitssteuerung realisieren kann, ohne die Stromdetektionsgenauigkeit zu beeinträchtigen, selbst falls ein zu kombinierender bürstenloser Motor verändert wird, und welche die Stromdetektionsgenauigkeit selbst in einem Bereich mit einem kleinen Motorantriebsstrom verbessern kann.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
1 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 stellt Graphen dar, welche eine Beziehung zwischen Widerständen und Stromsteuergenauigkeit erläutern.
3 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
7 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt einen Graphen eines Beispiels eines Motorantriebsstroms dar.
9 stellt einen Graphen eines Ausgabebeispiels von A/D-Wandlern 13 und 15 dar, die in 7 gezeigt sind.
10 stellt einen Graphen eines Ausgabebeispiels von in 7 gezeigten A/D-Wandlern 14 und 16 dar.
11 stellt einen Graphen eines Ausgabebeispiels der in 7 gezeigten Kombinationsoperatoren 39 und 40 dar.
12 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g: Motorantriebssteuervorrichtungen
2: Stromversorgungsschaltung
2a: Gleichrichterschaltung
2b: Glättungskondensator
3: Invertiererschaltung
4a, 4b, 4c, 4d: Motorantriebsstromdetektionsschaltungen
5a, 5b, 5d, 5d, 5f: Steuereinheiten
6: Stromversorgung (Drei-Phasen-Wechselstromversorgung)
7: Motor (bürstenloser Motor)
9, 10: Widerstände für U-Phasen-Stromdetektion
9a, 10a: Widerstände für U-Phasen-Stromdetektion
9b, 10b: Widerstände für V-Phasen-Stromdetektion
11, 12: Widerstände für V-Phasen-Stromdetektion
13, 14: U-Phasen A/D-Wandler
15, 16: V-Phasen A/D-Wandler
17a, 17b, 17c, 17d, 17f: Operatoren
18: PWM-Signalerzeugungseinheit
19: U-Phasenstromselektor
20: V-Phasenstromselektor
21: Stromsteuerung
23: Stromtransformator für U-Phasenstromdetektion
24: Stromtransformator für V-Phasenstromdetektion
26: U-Phasen-Analogschalter
27: V-Phasen-Analogschalter
28: U-Phasen-Stromkomparator
29, 31: Stromschwellenwertgeneratoren
30: V-Phasen-Stromkomparator
33: Geschwindigkeitssteuerung
34: Positionsdifferenzoperator
35: Geschwindigkeitskomparator
36: Geschwindigkeitsschwellenwertgenerator
37: Codierer
39: U-Phasen-Kombinationsoperator
40: V-Phasen-Kombinationsoperator
42: Variabler Widerstand der U-Phase
43: Variabler Widerstand der V-Phase
UM: U-Phasen-Motorstromleitung
VM: V-Phasen-Motorstromleitung
WM: W-Phasen-Motorstromleitung

BESTE(R) MODUS/MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert.
Erste Ausführungsform
1 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Eine Motorantriebssteuervorrichtung 1a, wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine Gleichstrom-Stromversorgungsschaltung 2, eine Invertiererschaltung 3, eine Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a und eine Steuereinheit 5a.
Die Gleichstrom-Stromversorgungsschaltung 2 enthält eine Gleichrichterschaltung 2a und einen Glättungskondensator 2b. Die Gleichrichterschaltung 2a wandelt Wechselstrom einer Drei-Phasen-Wechselstromversorgung (nachfolgend einfach als ”Stromversorgung” bezeichnet) 6 unter Verwendung einer Diodenbrücke in Gleichstrom um. Der Glättungskondensator 2b glättet eine umgewandelte Gleichstromspannung, die durch die Gleichrichterschaltung 2a an Ausgabeenden ausgegeben wird, reduziert einen Fluktuationsbetrag der Gleichstromspannung und hält dann die Gleichstromspannung.
Die Invertierschaltung 3 ist als eine PWM-Schaltung vom Spannungstyp konfiguriert, in welcher drei obere Armschaltelemente, welche obere Armsteuersignale up, vp, und wp aus der Steuereinheit 5a empfangen, und drei untere Armumschaltelemente, die untere Armsteuersignale un, vn und wn aus der Steuereinheit 5a empfangen, vorgesehen sind. Die oberen Armumschaltelemente und die unteren Armumschaltelemente sind jeweils in Reihe geschaltet. Die oberen und unteren Armumschaltelemente sind parallel zwischen beiden Enden des Glättungskondensators 2b angeordnet. Serienverbindungsausgabeenden der drei oberen Armelemente und der drei unteren Armelemente konfigurieren Drei-Phasen-Ausgabeenden. Jedes der Drei-Phasen-Ausgabeenden ist mit einer dazu entsprechenden Ankerwicklung eines bürstenlosen Drei-Phasen-Motors (nachfolgend einfach als ein ”Motor” bezeichnet) 7 über eine U-Phasen-Motorstromleitung UM, eine V-Phasen-Motorstromleitung VM und eine W-Phasen-Motorstromleitung WM verbunden.
Die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a enthält Widerstände für U-Phasen-Stromdetektion (nachfolgend einfach als ”Widerstände” bezeichnet) 9 und 10, die in Reihe geschaltet sind, als eine Widerstandskette in einer U-Phase. Auch enthält die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a Widerstände für die V-Phasen-Stromdetektion (nachfolgend einfach als ”Widerstände” bezeichnet) 11 und 12, die in Reihe geschaltet sind, als eine Widerstandskette in einer V-Phase. Weiterhin enthält die Motorantriebsstromdetektionsschaltung U-Phasen-A/D-Wandler (nachfolgend einfach als ”A/D-Wandler” bezeichnet) 13 und 14 und V-Phasen-A/D-Wandler (nachfolgend einfach als ”A/D-Wandler” bezeichnet) 15 und 16.
Die reihengeschalteten Widerstände 9 und 10 sind direkt zwischen einem Ende der U-Phasen-Motorstromleitung UM, deren anderes Ende mit dem U-Phasen-Ausgabeende der Invertierschaltung 3 verbunden ist, und einer dieser entsprechenden Ankerwicklung des Motors 7 eingefügt. Die reihenverbundenen Widerstände 11 und 12 sind direkt zwischen einem Ende der V-Phasen-Motorstromleitung VM, deren anderes Ende mit dem V-Phasen-Ausgabeende der Invertierschaltung 3 verbunden ist, und einer dieser entsprechenden Ankerwicklung des Motors 7 verbunden. In dieser Ausführungsform sind aus Gründen der Einfachheit der Erläuterung die Widerstände der Widerstände 9, 10, 11 und 12 mit 1 Ohm zueinander gleich.
Zwei Eingangsenden des A/D-Wandlers 13 sind mit beiden Enden des Widerstandes 19 verbunden. Ein Ausgangsende des A/D-Wandlers 13 ist mit einem Eingangsende eines U-Phasen-Stromselektors 19 in der Steuereinheit 5a verbunden.
Spezifisch wandelt der A/D-Wandler 13 einen vom Widerstand 9 detektierten U-Phasen-Motorantriebsstrom in einen numerischen Wert um und gibt den numerischen Wert an ein Eingangsende des U-Phasen-Stromselektors 19 aus.
Zwei Eingangsenden des A/D-Wandlers 14 sind mit den beiden Enden der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10 verbunden und ein Ausgangsende desselben ist mit dem anderen Eingangsende eines U-Phasen-Stromselektors 19 in der Steuereinheit 5a verbunden. Spezifisch wandelt der A/D-Wandler 14 einen von der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10 detektierten Antriebsstromwert in einen numerischen Wert um und gibt den numerischen Wert an das andere Eingangsende des U-Phasen-Stromselektors 19 aus.
Zwei Eingangsenden des A/D-Wandlers 15 sind mit beiden Enden des Widerstandes 12 verbunden und ein Ausgangsende desselben ist mit einem Eingangsende eines V-Phasen-Stromselektors 20 in der Steuereinheit 5a verbunden. Spezifisch wandelt der A/D-Wandler 15 einen vom Widerstand 11 detektierten V-Phasen-Motorantriebsstromwert in einen numerischen Wert um und gibt den numerischen Wert an ein Eingangsende des U-Phasen-Stromselektors 20 aus.
Zwei Eingangsenden des A/D-Wandlers 16 sind mit beiden Enden der Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12 verbunden und ein Ausgangsende desselben ist mit dem anderen Eingangsende eines U-Phasen-Stromselektors 20 in der Steuereinheit 5a verbunden. Spezifisch wandelt der A/D-Wandler 16 einen von der Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12 detektierten V-Phasen Motorantriebsstromwert in einen numerischen Wert um und gibt den numerischen Wert an das andere Eingangsende des U-Phasen-Stromselektors 20 aus.
In 1 ist die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a dafür konfiguriert, die Ströme von zwei Phasen zu detektieren, obwohl es die Motorstromleitung für drei Phasen gibt. Dies liegt daran, dass ein Phasenstrom aus den drei Phasenströmen als Stromwert abgeschätzt werden kann, der in einer anderen Richtung fließt, basierend auf dem Gesamtwert der anderen Zwei-Phasen-Ströme. Es versteht sich, dass Ströme der entsprechenden Phasen detektiert werden können.
Die Steuereinheit 5a enthält einen Operator 17a und eine PWM-Signalerzeugungseinheit 18. Der Operator 17a enthält als auf die erste Ausführungsform bezogenen Komponenten den U-Phasen-Stromselektor 19, den V-Phasen-Stromselektor 20 und eine Stromsteuerung 21.
Der U-Phasen-Stromselektor 19 selektiert eine Ausgabe eines der A/D-Wandler 13 und 14 anhand einer Steuerbedingung des Motors 7 und legt einen U-Phasen-Antriebsstrom ”iufb”, der durch die diesem entsprechenden A/D-Wandler in einen numerischen Wert umgewandelt wird, an die Stromsteuerung 21 an. Der V-Phasen-Stromselektor 20 wählt eine Ausgabe eines der A/D-Wandler 15 und 16 anhand einer Steuerbedingung des Motors 7 aus und legt einen V-Phasen-Antriebsstrom ”iufb”, der durch den diesem entsprechenden A/D-Wandler in einen numerischen Wert umgewandelt wird, an die Stromsteuerung 21 an.
Die Stromsteuerung 21 enthält eine CPU. Die Stromsteuerung 21 berechnet und erzeugt unter Verwendung der CPU Spannungsbefehle Vu*, Vv* und Vw* für drei Phasen, basierend auf einem Strombefehl i*, der Rotation und Drehmomentausgabe des Motors 7 bezeichnet, und dem, einen Antriebszustand des Motors 7 anzeigenden U-Phasen-Antriebsstrom iufb und V-Phasen-Antriebsstrom ivfb. Dann gibt die Stromsteuerung 21 die Spannungsbefehle Vu*, Vv* und Vw* an die PWM-Signalerzeugungseinheit 18.
Die PWM-Signalerzeugungseinheit 18 erzeugt und gibt an die Invertierschaltung 3, Steuersignale up, un, vp, vn, wp und wn aus, basierend auf den Spannungskommandos Vu*, Vv* und Vw*. Folglich wandelt die Inverterschaltung 3 gemäß der Steuersignale (up, un, vp, vn, wp und wn) aus der Steuereinheit 5a eine an Anschlüssen durch den Glättungskondensator 2b gehaltene Gleichstromspannung in Wechselstrom mit einem Spannungstyp PWM-System um. Dann liefert die Invertierschaltung 3 beliebige Antriebsströme an die entsprechenden Phasen des Motors 7 über die U-Phasen-Motorstromleitung UM, die V-Phasen-Motorstromleitung VM und die W-Phasen-Motorstromleitung WM.
Die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a gemäß der ersten Ausführungsform erfasst in der U-Phase eine Spannung am Widerstand 9 in dem A/D-Wandler 13 und erfasst eine Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10 im A/D-Wandler 13. Ähnlich erfasst in der V-Phase die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a eine Spannung am Widerstand 11 in dem A/D-Wandler 15 und erfasst eine Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12 in dem A/D-Wandler 16.
Eine obere Grenze einer Maximalspannung, die in den A/D-Wandler eingegeben werden kann, ist fixiert und ein maximaler Antriebsstrombereich des Motors wird gleichmäßig unterteilt und in numerische Werte gewandelt. Daher wird gemäß der Größenordnung des maximalen Antriebsstroms des Motors derjenige der A/D-Wandler 13 und 14 bestimmt, der ausgewählt wird, und welcher der A/D-Wandler 15 und 16 ausgewählt wird.
Unter der Annahme, dass alle Widerstände der Widerstände für die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 9, 10, 11 und 12 auf 1 Ohm eingestellt sind und die Eingangsmaximalspannungen der A/D-Wandler 13, 14, 15 und 16 auf ±10 Volt eingestellt sind, und die Anzahl der Unterteilungen der A/D-Wandler auf 200 eingestellt ist, und ebenfalls unter der Annahme, dass ein Maximalstrom, der durch die Invertierschaltung 3 ausgegeben werden kann, ±10 Ampere ist, ist ein Maximalstrom, der durch die A/D-Wandler 13 und 15 A/D-gewandelt werden kann, ±10 Ampere und ist ein Stromwert pro einem Datum, das in einen numerischen Wert durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelt worden ist, 0,1 Ampere.
Andererseits ist ein Maximalstrom, der durch die A/D-Wandler 14 und 16 A/D-gewandelt werden kann, ±5 Ampere und ein Detektionsbereich ist eingeengt. Ein Stromwert pro einem in einem numerischen Wert durch die A/D-Wandler 14 und 16 umgewandeltem Datum ist 0,05 Ampere. Daher ist es möglich, eine detailliertere Stromeinheit auszudrücken.
2 stellt Graphen zum Erläutern einer Beziehung zwischen Widerständen und Stromsteuergenauigkeit dar. 2(1) stellt einen Graphen eines Zustands von Motorgeschwindigkeit ab dann, wenn ein Motor gestartet wird, bis der Motor gestoppt wird, dar. Ein notwendiger maximaler Antriebsstrom pro einer Phase des Motors ist ±5 Ampere, was kleiner als der maximale Ausgangsstrom ±10 Ampere der Inverterschaltung 3 ist. Die 2(2) und 3 stellen Graphen einer Beziehung zwischen Widerständen und Stromsteuergenauigkeit in Bezug auf einen Motorantriebsstrom in diesem Fall dar.
2(2) stellt einen Graphen einer Wellenform eines durch die A/D-Wandler 13 und 15 in einen numerischen Wert gewandelten Motorantriebsstroms dar, wenn der Widerstandswert eines Detektionswiderstands 1 Ohm beträgt. Obwohl eine Eingangsspannung an die A/D-Wandler 13 und 15 ±5 Volt ist, ist die Umwandlung in einen numerischen Wert grob, da ein Stromwert pro einem Datum auf 0,1 Ampere eingestellt ist. Die Wellenform ist eine Wellenform, die mit Rauschen überlagert ist.
2(3) stellt einen Graphen einer Wellenform eines durch die A/D-Wandler 14 und 16 in einen numerischen Wert umgewandelten Motorantriebsstroms dar, wenn der Widerstandswert des Detektionswiderstands 2 Ohm beträgt. Eine Eingangsspannung der A/D-Wandler 14 und 16 ist ±10 Volt und der gesamte Umwandlungsbereich von ±10 Volt kann effektiv verwendet werden. Daher ist ein Stromwert pro einem Datum 0,05 Ampere und die Stromumwandlungsgenauigkeit pro einem Datum wird verbessert. Daher ist in 2(3) die Wellenform nicht eine mit in 2(2) gezeigtem Rauschen überlagerte Wellenform und ist glatt.
Wie aus dem Vergleich von 2(2) und (3) zu sehen, wenn der notwendige maximale Antriebsstrom pro einer Phase des Motors 7 kleiner als der maximale Ausgangsstrom der Invertierschaltung 3 ist, wird die Stromsteuergenauigkeit unter Verwendung von durch die A/D-Wandler 14 und 16 in numerische Werte umgewandelten Motorantriebsströmen verbessert.
Wenn der notwendige Maximalstrom pro einer Phase des Motors der gleiche wie der maximale Ausgangsstrom von ±10 Ampere der Inverterschaltung 3 ist, werden Umwandlungsergebnisse der A/D-Wandler 13 und 15 durch den U-Phasen-Stromselektor 19 und den V-Phasen-Stromselektor 20 ausgewählt. Die Umwandlungsergebnisse werden in der Stromsteuerung 21 als die Motorantriebsströme iufb und ivfb erfasst.
Wenn der notwendige Maximalstrom pro einer Phase des Motors 7 ±5 Ampere kleiner als der maximale Ausgangsstrom von ±10 Ampere der Invertierschaltung 3 ist, werden Umwandlungsergebnisse der A/D-Wandler 14 und 16 durch den U-Phasen-Stromselektor 19 und den V-Phasen-Stromselektor 20 ausgewählt. Die Ergebnisse werden in die Stromsteuerung 21 als Motorantriebsströme iufb und ivfb erfasst.
Wie oben erläutert, wird gemäß der ersten Ausführungsform der Motorantriebsstrom detektiert, indem zwei Arten von Widerstandswerten verwendet werden und die A/D-Wandler werden für entsprechende Widerstandswerte vorgesehen. Der A/D-Wandler wird abhängig davon ausgewählt, ob der notwendige Maximalstrom pro einer Phase des Motors der gleiche wie oder kleiner als der maximale Ausgangsstrom der Invertierschaltung 3 ist. Daher, selbst wenn ein notwendiger Maximalstrom pro einer Phase des Motors kleiner als der maximale Ausgangsstrom des Invertierers ist, ist es möglich, einen Wert auszuwählen, der für einen Motor optimal ist, als Gewichtung eines in einen numerischen Wert des A/D-Wandlers gewandelten Datums, und Genauigkeit der Stromsteuerung für den Motor zu verbessern.
Zweite Ausführungsform
3 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 3 werden gleiche oder äquivalente zu den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigte Komponenten mit denselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet. Untenstehend werden hauptsächlich sich auf die zweite Ausführungsform beziehende Komponenten erläutert.
Wie in 3 gezeigt, ist in einer Motorantriebssteuervorrichtung 1b gemäß der zweiten Ausführungsform eine Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4b anstelle der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a in der in 1 gezeigten Konfiguration (entsprechend der ersten Ausführungsform) vorgesehen.
In der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4b sind eine Verbindungsbedingung der Widerstände 9 und 10 und der A/D-Wandler 13 und 14 und eine Verbindungsbedingung der Widerstände 11 und 12 und der A/D-Wandler 15 und 16 jeweils dieselben wie jene in der ersten Ausführungsform (1). Im Gegensatz dazu ist die Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10 mit der Sekundärseite eines Stromtransformators 23 verbunden, und ist die Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12 mit einer Sekundärseite eines Stromtransformators 24 verbunden. Eine Primärseite des Stromtransformators 23 ist in Reihe zwischen der U-Phasen-Motorstromleitung UM und der dieser entsprechenden elektrischen Wicklung des Motors 7 verbunden.
Wie oben erläutert, kann in der Konfiguration zum indirekten Detektieren eines Motorantriebsstroms wie bei der ersten Ausführungsform eine Spannung zwischen beliebigen zwei Punkten in einer Widerstandskette jeder Phase in einen numerischen Wert gewandelt werden. Damit können Wirkungen und Effekte, welche die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform sind, erhalten werden.
Dritte Ausführungsform
4 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 4 werden Komponenten, welche gleich oder äquivalent zu den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Komponenten sind, durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet. Untenstehend werden hauptsächlich auf die dritte Ausführungsform bezogene Komponenten erläutert.
Wie in 4 gezeigt, ist in einer Motorantriebssteuervorrichtung 1c gemäß der dritten Ausführungsform anstelle der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a eine Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4c vorgesehen und ist anstelle der Steuereinheit 5a in der in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Konfiguration eine Steuereinheit 5b vorgesehen. In der Steuereinheit 5b ist ein Operator 17b anstelle des Operators 17a vorgesehen.
Die Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4c enthält die Widerstände 9, 10, 11 und 12, angeordnet in der gleichen Weise wie jene der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a, Analogschalter 26 und 27 und die A/D-Wandler 13 und 14.
Ein Eingangsende des Analogschalters 26 ist mit einem Ende des Widerstands 10 auf der Invertierschaltung-3-Seite verbunden, während das andere Eingangsende desselben mit einem Verbindungsende der Widerstände 9 und 10 verbunden ist. Ein Ausgangsende des Analogschalters 26 ist mit einem Eingangsende des A/D-Wandlers 13 verbunden. Ein Ende des Widerstands 9 auf der Motor-7-Seite ist mit dem anderen Eingangsende des A/D-Wandlers 13 verbunden. Der Analogschalter 26 selektiert eines von zwei Eingangsenden anhand einer Steuerbedingung des Motors 7 und verbindet das Eingangsende mit dem A/D-Wandler 13.
Ein Eingangsende des Analogschalters 27 ist mit einem Ende des Widerstands 12 auf der Invertierschaltung-3-Seite verbunden, während das andere Eingangsende desselben mit einem Verbindungsende der Widerstände 11 und 12 verbunden ist. Ein Ausgangsende des Analogschalters 27 ist mit einem Eingangsende des A/D-Wandlers 15 verbunden. Ein Ende des Widerstandes 11 auf der Motor-7-Seite ist mit dem anderen Eingangsende des A/D-Wandlers 15 verbunden. Der Analogschalter 27 selektiert eines der zwei Eingangsenden anhand einer Steuerbedingung des Motors 7 und verbindet das Eingangsende mit dem A/D-Wandler 15.
Im Operator 17b in der Steuereinheit 5b sind die in 1 gezeigten U-Phasen-Stromselektor 19 und V-Phasen-Stromselektor 20 eliminiert. Ausgaben der A/D-Wandler 13 und 14 sind direkt an der Stromsteuerung 21 eingegeben.
In der oben erläuterten Konfiguration, wenn es notwendig ist, eine Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10 zum A/D-Wandler 13 anzulegen, verbindet der Analogschalter 26 ein Ende des Widerstands 10 auf der Invertierschaltung-3-Seite mit dem A/D-Wandler 13. Wenn es andererseits notwendig ist, die Spannung am Widerstand 9 am A/D-Wandler 13 anzulegen, verbindet der Analogschalter 26 das Verbindungsende der Widerstände 9 und 10 mit dem A/D-Wandler 13. Der A/D-Wandler 13 gibt an die Stromsteuerung 21 die durch Umwandlung der Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10 oder der Spannung an Widerstand 9 in einem numerischen Wert erhaltenen U-Phasen-Antriebsstrom iufb aus.
Wenn es notwendig ist, eine Spannung an die Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12 zum A/D-Wandler 15 anzulegen, verbindet der Analogschalter 27 ein Ende des Widerstands 12 auf der Invertierschaltung-3-Seite mit dem A/D-Wandler 15. Wenn es andererseits notwendig ist, eine Spannung am Widerstand 11 zum A/D-Wandler 15 anzulegen, verbindet der Analogschalter 27 das Verbindungsende der Widerstände 11 und 12 mit dem A/D-Wandler 15. Der A/D-Wandler 15 gibt an die Stromsteuerung 21 den durch Umwandeln der Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12 oder der Spannung an dem Widerstand 11 in einen numerischen Wert erhaltenen V-Phasen-Antriebsstrom ivfb aus.
Anders ausgedrückt, können bei dieser dritten Ausführungsform Wirkungen und Effekte gleich jenen der ersten Ausführungsform erhalten werden. Zusätzlich ist es bei der dritten Ausführungsform möglich, die Anzahl von A/D-Wandlern, die eine große Schaltungsgröße aufweisen, zu reduzieren und eine Operatorkonfiguration zu vereinfachen. In der dritten Ausführungsform wird das Beispiel der Anwendung auf die erste Ausführungsform erläutert. Jedoch kann die dritte Ausführungsform auch auf die zweite Ausführungsform angewendet werden.
Vierte Ausführungsform
5 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 5 werden zu den in 1 (erste Ausführungsform) gezeigten Komponenten gleiche oder äquivalente Komponenten mit denselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet. Hauptsächlich werden auf die vierte Ausführungsform bezogene Komponenten erläutert.
Wie in 5 gezeigt, ist in einer Motorantriebssteuervorrichtung 1d gemäß der vierten Ausführungsform eine Steuereinheit 5c anstelle der Steuereinheit 5a in der in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Konfiguration vorgesehen. In der Steuereinheit 5c ist ein Operator 17c anstelle des Operators 17a vorgesehen.
Im Operator 17c werden ein U-Phasen-Stromkomparator 28 und ein Stromschwellenwertgenerator 29 auf der U-Phasen-Stromselektor-19-Seite hinzugefügt und werden ein V-Phasen-Stromkomparator 30 und ein Stromschwellenwertgenerator 31 auf der V-Phasen-Stromselektor-20-Seite hinzugefügt.
Der Stromschwellenwertgenerator 29 erzeugt als einen Schwellenwert einen Wert gleich oder kleiner dem Maximalstromwert, der in einen Messwert durch den A/D-Wandler 14 umgewandelt werden kann und gibt den numerischen Wert an ein Eingangsende des U-Phasen-Stromkomparators 28 aus. Eine Ausgabe des A/D-Wandlers 13 wird am anderen Eingangsende des U-Phasen-Stromkomparators 28 eingegeben. Eine Ausgabe des U-Phasen-Stromkomparators 28 ist mit einem Schaltsteuerungseingangsende des U-Phasen-Stromselektors 19 verbunden.
Der Stromschwellenwertgenerator 31 erzeugt als einen Schwellenwert einen Wer gleich oder kleiner dem maximalen Stromwert, der in einen numerischen Wert durch den A/D-Wandler 16 umgewandelt werden kann und gibt den numerischen Wert an ein Eingangsende des U-Phasen-Stromkomparators 30 aus. Eine Ausgabe des A/D-Wandler 15 wird am anderen Eingangsende des V-Phasen-Stromkomparators 30 eingegeben. Ein Ausgang des V-Phasen-Stromkomparators 30 ist mit einem Schaltsteuerende des V-Phasen-Stromselektors 20 verbunden.
Wenn die Ausgabe des A/D-Wandlers 13 größer als der aus dem Stromschwellenwertgenerator 29 ausgegebene Schwellenwert ist, veranlasst der U-Phasen-Stromkomparator 28 den U-Phasen-Stromselektor 19, den Ausgang des A/D-Wandlers 13 auszuwählen. Wenn die Ausgabe des A/D-Wandlers 13 kleiner als der aus dem Stromschwellenwertgenerator 29 ausgegebene Schwellenwert ist, veranlasst der U-Phasen-Stromkomparator 28 den U-Phasen-Stromselektor 19, den Ausgang des A/D-Wandlers 14 auszuwählen.
Wenn die Ausgabe des A/D-Wandlers 15 größer als der aus dem Stromschwellenwertgenerator 31 ausgegebene Schwellenwert ist, veranlasst der V-Phasen-Stromkomparator 30 den V-Phasen-Stromselektor 20, den Ausgang des A/D-Wandlers 15 auszuwählen. Wenn die Ausgabe des A/D-Wandlers 15 kleiner als der aus dem Stromschwellenwertgenerator 31 ausgegebene Schwellenwert ist, veranlasst der V-Phasen-Stromkomparator 30 den V-Phasen-Stromselektor 20, den Ausgang des A/D-Wandlers 16 auszuwählen.
Anders ausgedrückt, wenn ein Motorantriebsstrom klein ist, wird ein durch die A/D-Wandler 14 und 16 in einen numerischen Wert umgewandelter Motorantriebsstrom verwendet. Somit kann eine detailliertere Stromeinheit als ein Datum repräsentiert werden.
Daher ist es gemäß der vierten Ausführungsform, wenn eine höhere Stromkontrollierbarkeit erforderlich ist, beispielsweise wenn ein Motor gestoppt wird, vor und nach dem Stopp, oder wenn der Motor bei einer Konstantgeschwindigkeit betrieben wird, möglich, die Genauigkeit der Stromsteuerung für den Motor weiter zu verbessern.
Fünfte Ausführungsform
6 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 6 sind Komponenten, die zu den in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Komponenten gleich oder äquivalent sind, durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet. Unten werden hauptsächlich die auf die fünfte Ausführungsform bezogenen Komponenten erläutert.
Wie in 6 gezeigt, ist in einer Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der fünften Ausführungsform eine Steuereinheit 5d anstelle der Steuereinheit 5a in der in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Konfiguration vorgesehen. In der Steuereinheit 5d ist ein Operator 17d anstelle des Operators 17a vorgesehen.
Im Operator 17d sind eine Geschwindigkeitssteuerung 33, ein Positionsdifferenzoperator 34, ein Geschwindigkeitskomparator 35 und ein Geschwindigkeitschwellengenerator 36 zum Operator 17a hinzugefügt. Ein Codierer 37, der eine Drehposition detektiert, ist am Motor 7 angebracht.
Der Positionsdifferenzoperator 34 berechnet eine Geschwindigkeit ”vfb” des Motors 7, basierend auf einer Differenz der Drehpositionsinformation des Motors 7, die durch den Codierer 37 detektiert worden ist, und gibt die Geschwindigkeit vfb an die Geschwindigkeitssteuerung 33 und den Geschwindigkeitskomparator 35 aus. Der Geschwindigkeitskomparator 35 führt einen Steuerbetrieb basierend auf der aus dem Positionsdifferenzoperator 34 ausgegebenen Motorgeschwindigkeit vfb und ein Geschwindigkeitskommando V* aus, und gibt ein berechnetes Stromkommando i* an die Stromsteuerung 21 aus.
Der Geschwindigkeitskomparator 35 vergleicht eine Größenordnungsbeziehung zwischen der aus dem Positionsdifferenzoperator 34 ausgegebenen Motorgeschwindigkeit vfb und einem durch den Geschwindigkeitsschwellenwertgenerator 36 erzeugten vorgegebenen Schwellenwert. Wenn die Motorgeschwindigkeit vfb gleich oder kleiner dem Schwellenwert ist, veranlasst der Geschwindigkeitskomparator 35 den U-Phasen-Stromselektor 19, den Ausgang des A/D-Wandlers 14 auszuwählen und veranlasst auch den V-Phasen-Stromselektor 20, den Ausgang des A/D-Wandlers 16 auszuwählen.
Mit anderen Worten, wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, wird durch die A/D-Wandler 14 und 16 in einem numerischen Wert gewandelter Motorantriebsstrom verwendet. Somit kann durch ein Datum eine detailliertere Stromeinheit repräsentiert werden.
Daher ist es gemäß der fünften Ausführungsform, wenn eine höhere Stromkontrollierbarkeit erforderlich ist, beispielsweise wenn ein Motorantriebsstrom während des Stoppens eines Motors oder vor und nach dem Stoppen klein ist, möglich, die Genauigkeit der Stromsteuerung für den Motor weiter zu verbessern.
Konventionellerweise, wenn die Auflösung des Codierers 37, der eine Drehposition des Motors 7 detektiert, hinreichend hoch ist, erscheint in einigen Fällen der Einfluss der Stromsteuerleistungsfähigkeit als Fluktuation bei Geschwindigkeit und Position, und die Genauigkeit der Positionssteuerung und der Geschwindigkeitssteuerung ist beeinträchtigt. Jedoch wird es gemäß der fünften Ausführungsform, weil die Genauigkeit der Stromsteuerung für den Motor weiter verbessert wird, auch einen Effekt geben, dass die Genauigkeit der Position zur Steuerung und Geschwindigkeitssteuerung nicht durch die Stromsteuerung beeinträchtigt ist.
Sechste Ausführungsform
7 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 7 sind den in 1 gezeigten Komponenten gleiche oder äquivalente Komponenten (der ersten Ausführungsform) durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet. Es werden hauptsächlich unten stehend auf die sechste Ausführungsform bezogene Komponenten erläutert.
In 7 ist in einer Motorantriebssteuervorrichtung 1f gemäß der sechsen Ausführungsform eine Steuereinheit 5e anstelle der Steuereinheit 5a in der in 1 (der ersten Ausführungsform) gezeigten Konfiguration vorgesehen. In der Steuereinheit 5e ist ein Operator 17e anstelle des Operators 17a vorgesehen.
Im Operator 17e ist anstelle des U-Phasen-Stromselektors 19 ein Kombinationsoperator 39 vorgesehen und ist anstelle des V-Phasen-Stromselektors 20 im Operator 17a ein Kombinationsoperator 40 vorgesehen.
Der Kombinationsoperator 39 multipliziert Ausgänge der A/D-Wandler 13 und 14 mit einem Koeffizienten, um die Ausgaben zu addieren. Der Kombinationsoperator 39 gibt den addierten Wert an die Stromsteuerung 21 als U-Phasen-Motorantriebsstrom iufb aus. Der Kombinationsoperator 40 multipliziert Ausgänge der A/D-Wandler 15 und 16 mit einem Koeffizienten, um die Ausgänge zu addieren. Der Kombinationsoperator 40 gibt den addierten Wert als V-Phasen-Motorantriebsstrom ivfb an die Stromsteuerung 21 aus. Dies wird unten spezifisch erläutert.
Zuerst justieren die Kombinationsoperatoren 39 und 40 eine durch ein Datum eines durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelten numerischen Werts repräsentierte Stromeinheit auf eine durch ein Datum eines durch die A/D-Wandler 14 und 16 konvertierten numerischen Wertes repräsentierte Stromeinheit. Dies kann realisiert werden, indem ein Verhältnis der Spannung am Widerstand 9, die durch den A/D- Wandler 13 eingegeben wird, zu der Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10, die am A/D-Wandler 14 eingegeben wird, verwendet wird. Auch kann dies realisiert werden, indem ein Verhältnis der Spannung am Widerstand 11, die an den A/D-Wandlern 15 eingegeben wird, zu der Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 11 und 12, die am A/D-Wandler 16 eingegeben werden, verwendet wird.
Die durch die A/D-Wandler 13 und 15 gewandelten numerischen Werte werden mit jeweils dem Widerstandsverhältnis entsprechenden Koeffizienten multipliziert. Dann ersetzen die Kombinationsoperatoren 39 einige der so erhaltenen Werte durch Null, welche innerhalb des Bereichs fallen, in dem die A/D-Wandler 14 und 16 die Umwandlung durchführen. Die Kombinationsoperatoren 39 und 40 addieren zu den derart manipulierten numerischen Werten, welche durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelt sind, die durch die A/D-Wandler 14 und 16 umgewandelten numerischen Werte, um einzelne numerische Werte zu erhalten.
Der Widerstand 9 wird als RU1 repräsentiert, der Widerstand 10 wird als RU2 repräsentiert, der Widerstand 11 wird als RV1 repräsentiert und der Widerstand 12 wird als RV2 repräsentiert. Ein durch den A/D-Wandler 13 umgewandelter numerischer Wert wird als IU1 repräsentiert, ein durch den A/D-Wandler 15 konvertierter numerischer Wert wird als IV1 repräsentiert, ein durch den A/D-Wandler 14 umgewandelter numerischer Wert wird als IU2 repräsentiert und ein durch den A/D-Wandler 16 umgewandelter numerischer Wert wird als IV2 repräsentiert.
Relationale Ausdrücke zum Repräsentieren der durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelten numerischen Werte mit einer durch ein Datum der durch die A/D-Wandler 14 bzw. 16 umgewandelten numerischen Werte repräsentierten Stromeinheit sind wie folgt: IU1' = IU1 × (RU1 + RU2)/RU1 IV1' = IV1 × (RV1 + RV2)/RV1
Folglich ist eine einem Datum der numerischen Werte, die durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelt worden sind, entsprechende Stromeinheit die gleiche wie die Stromeinheit, die einem Datum der durch die A/D-Wandler 14 und 16 umgewandelten numerischen Werte entspricht.
Ein Maximum eines durch den A/D-Wandler 14 umgewandelten numerischen Wertes wird als IU2max repräsentiert, und ein Maximum eines durch den A/D-Wandler 16 umgewandelten numerischen Wertes wird als IV2max repräsentiert. Damit können die numerischen Werte in einem durch die A/D-Wandler 14 und 16 umgewandelten Bereich, aus dem durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelten numerischen Werten, und weiterhin in die Stromeinheit derselben umgewandelt durch 0 ersetzt werden. Die arithmetische Operation ist wie folgt: IU1'' = IU1' – (IU1' mod IU2max) IV1'' = IV1' – (IV1' mod IV2max)wobei (A mod B) den Rest von A ÷ B repräsentiert.
Nachdem die durch die A/D-Wandler 13 und 15 umgewandelten numerischen Werte wie oben erläutert umgewandelt sind, werden die Werte der A/D-Wandler 14 und 16 wie folgt addiert, um Umwandlungsergebnisse der A/D-Wandler zu kombinieren. IU1''' = IU1'' + IU2 IV2''' = IV2'' + IV2
Auf diese Weise ist aus den durch die Kombinationsoperatoren 29 und 40 zu Einem kombinierten numerischen Werten eine Ausgabe des Kombinationsoperators 39 der U-Phasen-Motorantriebsstrom iufb und eine Ausgabe des Kombinationsoperators 40 der V-Phasen-Motorantriebsstrom ivfb. Eine Stromeinheit eines Datums dieses in einen numerischen Wert gewandelten kombinierten Stromwertes ist Auflösung der A/D-Wandler 13 und 15. Ein Umwandlungsbereich von durch die A/D-Wandler umgewandelten Spannungswerten, d. h. ein maximaler Motorantriebsstrom, der detektiert werden kann, ist ein Strombereich, der durch die A/D-Wandler 14 und 16 gewandelt werden kann
8 bis 11 sind schematische Graphen von Signalwellenformen der Einheiten in der oberen erläuterten Kombinationsprozedur. 8 stellt einen Graph eines Beispiels eines Motorantriebsstroms dar. 9 stellt einen Graph eines Ausgabebeispiels der A/D-Wandler 13 und 15, die in 7 gezeigt sind, dar. 10 stellt einen Graph eines Ausgabebeispiels der in 7 gezeigten A/D-Wandler 14 und 16 dar. 11 stellt einen Graph eines Ausgabebeispiels der in 7 gezeigten Kombinationsoperatoren 39 und 40 dar.
In 9 ist ein Ergebnis gezeigt, das durch Umwandeln des in 8 gezeigten Motorantriebsstroms in einen numerischen Wert mit den A/D-Wandlern 13 und 145 erhalten wird. In 10 ist ein Ergebnis gezeigt, das durch Umwandeln des Motorantriebsstroms in einen numerischen Wert mit den A/D-Wandlern 14 und 16 erhalten wird. In 11 ist ein Ergebnis gezeigt, das durch Kombinieren der numerischen Werte der A/D-Wandler 13, 14, 15 und 16 mit den Kombinationsoperatoren 39 und 40 erhalten wird.
Gemäß der sechsten Ausführungsform ist es, während es möglich ist, einen Maximalstrom eines Motorantriebs in einem Detektionsbereich eines Motorantriebsstroms zu detektieren, möglich, die Detektionsauflösung für den Motorantriebsstrom zu verbessern. Daher kann ein Effekt dahingehend erzielt werden, dass die Genauigkeit der Motorsteuerung für einen Motor verbessert wird.
Es ist möglich, die Genauigkeit der Stromsteuerung unabhängig von Zuständen elektrischen Stroms, Geschwindigkeit und Position zu verbessern. Daher kann der Effekt erzielt werden, dass, selbst wenn die Auflösung eines einem Motor hinzugefügten Codierers hinreichend hoch ist, wie in der fünften Ausführungsform erläutert, die Steuergenauigkeit für Position und Geschwindigkeit durch die Stromsteuerung nicht beeinträchtigt wird.
Die Motorantriebstromdetektionsschaltung 4a kann durch die in der dritten Ausführungsform erläuterte Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4c ersetzt werden. Die vier A/D-Wandler in der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a in 7 können durch einen A/D-Wandler für die U-Phase und einen A/D-Wandler für die V-Phase ersetzt werden. In diesem Fall werden ein Analogschalter für die U-Phase und ein Analogschalter für die V-Phase vorgesehen. Der Analogschalter für die U-Phase schaltet zwischen zwei Arten von Spannung aus den Widerständen 9 und 10 um und gibt die ausgewählte Spannung an den einen A/D-Wandler für die U-Phase aus. Der Analogschalter für die V-Phase schaltet zwischen zwei Arten von Spannung aus den Widerständen 11 und 12 und gibt die ausgewählte Spannung an den einen A/D-Wandler für die U-Phase weiter. Wie bei der dritten Ausführungsform ist es möglich, die Anzahl von A/D-Wandlern mit einer großen Schaltungsgröße zu reduzieren.
Siebte Ausführungsform
12 stellt ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 12 werden Komponenten, welche zu den in 1 (erste Ausführungsform) gezeigten Komponenten gleich oder äquivalent sind, durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet. Unten werden hauptsächlich sich auf die siebte Ausführungsform beziehende Komponenten erläutert.
Wie in 12 gezeigt, ist in einer Motorantriebssteuervorrichtung 1g gemäß der siebten Ausführungsform eine Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4d anstelle der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a in der in 1 (erste Ausführungsform) gezeigten Konfiguration vorgesehen. In der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4d ist ein variabler Widerstand 42 anstelle der Widerstände 9 und 10 vorgesehen und ist ein variabler Widerstand 43 anstelle der Widerstände 11 und 12 in der Motorantriebsstromdetektionsschaltung 4a vorgesehen. Als A/D-Wandler sind der A/D-Wandler 13 für den variablen Widerstandes 42 und der A/D-Wandler 15 für den variablen Widerstand 43 vorgesehen.
In dieser Konfiguration werden Werte der variablen Widerstände 42 und 43 anhand der Größenordnung des für den Motor 7 erforderlichen maximalen Antriebsstroms verändert. Folglich ist es möglich, einfach durch beliebiges Auswählen von Widerständen Maximalströme zu ändern, die bei Maximalspannungswerten detektiert werden können, welche an die A/D-Wandler 13 und 15 ausgegeben werden können.
Gemäß der siebten Ausführungsform, weil der Widerstand zum Umwandeln elektrischen Stroms zum Detektieren eines Motorantriebsstroms in Spannung variabel ist, ist es möglich, die Anzahl von A/D-Wandlern zu reduzieren. Es kann ein Effekt erhalten werden, dass selbst bei der dritten Ausführungsform, in der die Anzahl von A/D-Wandlern reduziert werden kann, ein Analogschalter zum Auswählen vieler Arten von Spannung aus der Widerstandskette unnötig ist.
Wie oben erläutert, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Spannung zwischen zwei willkürlichen Punkten der in der Motorantriebsstromdetektionsschaltung in der Motorantriebssteuervorrichtung vorgesehenen Widerstandskette zu messen. Daher, wenn die Motorantriebssteuervorrichtung und der Motor beliebig kombiniert werden, insbesondere selbst wenn der maximale Ausgabestromwert der Invertierschaltung in der Motorantriebssteuervorrichtung größer als der maximale Antriebsstromwert des Motors ist, ist es möglich, einen Motorantriebsstrom unter Verwendung des Gesamtbereiches zu detektieren, der durch die A/D-Wandler umgewandelt werden kann, und Verbesserungen der Genauigkeit der Stromsteuerung zu realisieren.
Daher, wenn Motoren mit unterschiedlichen maximalen Strömen, die für den Motorantrieb notwendig sind, angetrieben werden, ist es möglich, eine teilbare Motorantriebssteuervorrichtung zu realisieren, welche alle die Motoren steuern kann, während sie die Antriebsgenauigkeit für alle die Motoren konstant erhält. Somit ist es nicht notwendig, Motorantriebssteuervorrichtungen vorzubereiten, die an die jeweiligen Motoren angepasst sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Spannung zwischen einer Mehrzahl von beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette, die Motorantriebsströme in Spannungen wandelt und die Spannungen detektiert, jeweils in numerische Werte umzuwandeln. Dann werden die in die numerischen Werte gewandelten Motorantriebsströme der Kombinationsoperation unterworfen. Daher ist es möglich, die Auflösung zum Umwandeln eines Motorantriebsstroms in einen numerischen Wert zu verbessern und die Auflösung der Motorantriebssteuerung zu verbessern.
Daher ist es möglich, eine Motorantriebsvorrichtung zu realisieren, die hinreichend klar kommt damit, selbst wenn ein Motorantriebsstrom während des Anhaltens eines Motors oder dem Betrieb des Motors für Konstantgeschwindigkeit klein ist, eine Situation, in welcher keine Motorzufuhr-Ungleichmäßigkeit existiert, und eine Situation, in der Stopppositionsgenauigkeit erforderlich ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben erläutert, ist die Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine geteilte Motorantriebssteuervorrichtung nützlich, welche Motoren zum Antreiben steuert, die unterschiedliche für den Motorantrieb notwendige Maximalströme haben, während die Motorantriebsgenauigkeit für alle Motoren konstant gehalten wird.
Die Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist als eine Motorantriebssteuervorrichtung nützlich, die notwendige Steuerleistungsfähigkeit selbst in einem Bereich ausüben kann, bei dem ein Motorantriebsstrom klein ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe, eine Motorantriebssteuervorrichtung zu erhalten, die eine hochgenaue Steuerung realisieren kann, ohne die Stromdetektionsgenauigkeit zu beeinträchtigen, selbst falls ein zu verbindender bürstenloser Motor verändert wird, und die die Stromdetektionsgenauigkeit selbst in einem Bereich mit einem kleinen Motorantriebsstrom verbessern kann. Es wird eine Motorantriebssteuervorrichtung vorgesehen, die einen Widerstand enthält, der direkt oder indirekt einen einem Motor zugeführten Antriebsstrom detektiert und eine Spannung entsprechend dem Antriebsstrom erzeugt, mit einem A/D-Wandler die Spannung entsprechend dem durch den Widerstand detektierten Motorantriebsstrom in einen numerischen Wert umwandelt, und den in dem numerischen Wert umgewandelten Motorantriebsstrom auf die Antriebssteuerung für den Motor reflektiert, worin eine Mehrzahl der Widerstände in Reihe geschaltet ist, um eine Widerstandskette zu bilden, und eine Spannung zwischen beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette A/D-gewandelt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-139091 [0007]

Claims

Motorantriebssteuervorrichtung, die enthält: einen Widerstand, der direkt oder indirekt einen einem Motor zugeführten Antriebsstrom detektiert und eine Spannung entsprechend dem Antriebsstrom erzeugt, mit einem A/D-Wandler die dem durch den Widerstand detektierten Motorantriebsstrom entsprechende Spannung in einen numerischen Wert umwandelt und den in den numerischen Wert umgewandelten Motorantriebsstrom auf die Antriebssteuerung für den Motor reflektiert, wobei eine Mehrzahl von Widerständen in Reihe verbunden ist, um eine Widerstandskette zu bilden, und Spannung zwischen beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette A/D-gewandelt wird.
Motorantriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend: eine Mehrzahl von A/D-Wandlern, die Spannungen zwischen einer Mehrzahl beliebiger zwei Punkte der Widerstandskette in einer Eins-zu-Eins-Beziehung AD-wandeln; und eine Konfiguration zum Auswählen eines A/D-Umwandlungsergebnisses eines der A/D-Wandler gemäß einem zur Steuerung des Motors notwendigen A/D-Umwandlungsbereich.
Motorantriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend: einen Analogschalter, der eine von Spannungen zwischen einer Mehrzahl von beliebigen zwei Punkten der Widerstandkette anhand eines zur Steuerung des Motors notwendigen A/D-Umwandlungsbereichs auswählt; und einen A/D-Wandler, der einen durch den Analogschalter ausgegebenen Spannungswert A/D-wandelt.
Motorantriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Konfiguration, in der ein A/D-Umwandlungsergebnis, das innerhalb eines A/D-Umwandlungsbereichs entsprechend dem Antriebsstrom des Motors liegt, aus den durch A/D-Wandeln der Spannungen zwischen den beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette erhaltenen A/D-Umwandlungsergebnissen ausgewählt wird.
Motorantriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Konfiguration, in der ein A/D-Umwandlungsergebnis, das innerhalb eines A/D-Umwandlungsbereichs liegt, entsprechend der Antriebsgeschwindigkeit des Motors aus den durch A/D-Umwandeln der Spannungen zwischen den beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette erhaltenen A/D-Umwandlungsergebnissen ausgewählt wird.
Motorantriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Konfiguration zum Multiplizieren einer Mehrzahl von A/D-Umwandlungsergebnissen, die durch A/D- Umwandeln der Spannungen zwischen beliebigen zwei Punkten der Widerstandskette erhalten wird, mit Koeffizienten entsprechend einem A/D-Umwandlungsbereich der A/D-Umwandlungsergebnisse und Zusammenaddieren aller mit dem Koeffizienten multiplizierten A/D-Umwandlungsergebnisse, um einen Motorstrom zu erhalten.
Motorantriebssteuervorrichtung, die einen Widerstand enthält, der direkt oder indirekt einen einem Motor zugeführten Antriebsstrom detektiert und eine dem Antriebsstrom entsprechende Spannung erzeugt, mit einem A/D-Wandler die dem durch den Widerstand detektierten Motorantriebsstrom entsprechende Spannung in einen numerischen Wert umwandelt und den in dem numerischen Wert umgewandelten Antriebsstrom bei Antriebssteuerung für den Motor reflektiert, wobei der Widerstand konfiguriert ist, ein variabler Widerstand zu sein.