JP2001136772A - Drive control device for brushless motor - Google Patents

Drive control device for brushless motor

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JP2001136772A
JP2001136772A JP31791699A JP31791699A JP2001136772A JP 2001136772 A JP2001136772 A JP 2001136772A JP 31791699 A JP31791699 A JP 31791699A JP 31791699 A JP31791699 A JP 31791699A JP 2001136772 A JP2001136772 A JP 2001136772A
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commutation
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phase
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博明 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a drive control device which reduces torque ripples caused by a commutation and by which the noise level and the vibration of a motor are lowered. SOLUTION: In order to perform feedback control operation by using a noncommutative current as a target current, a first duty factor as a PWM control output to a corresponding switching element Q is computed. A second duty factor used to PWM-control a terminal voltage at a phase, at which a commutation current becomes 0 as required, is computed and output in such a way that this drive control circuit is operated in a region, in which the first duty factor is at a prescribed value or smaller during a commutation period.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は台形状の磁束分布を
有するブラシレスモータの矩形波駆動制御装置に関する
もので、特にトルクリップル抑制に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rectangular wave drive control device for a brushless motor having a trapezoidal magnetic flux distribution, and more particularly to a torque ripple suppression device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ブラシレスモータは、永久磁石からなる
ロータの磁極位置を検出し、その検出信号によりステー
タコイルの通電モードを切り替えてロータを回転させ
る。このステータコイルの通電モード切り替え時(転流
時)に電流が変動すると、トルクリップルが生じ、振動
や騒音の原因となる。そこで、トルクリップルを減少さ
せて振動や騒音を低下させるようにした台形波着磁型ブ
ラシレスモータの矩形波駆動制御装置が提案されてお
り、その例が、J.Cros他著のEPEA(ヨーロッパパ
ワーエレクトロニクス協会)の1993年9月,Bright
on大会の会報中266頁〜271頁(以下、文献1と略
す)に開示されている。
2. Description of the Related Art A brushless motor detects the position of a magnetic pole of a rotor composed of a permanent magnet, and switches the energization mode of a stator coil based on a detection signal to rotate the rotor. If the current fluctuates when the current supply mode of the stator coil is switched (at the time of commutation), torque ripple occurs, causing vibration and noise. Therefore, a rectangular wave drive control device for a trapezoidal wave magnetized brushless motor has been proposed in which the torque ripple is reduced to reduce vibration and noise. An example of such a device is EPEA (Europe Power Corporation) by J. Cros et al. Electronics Association) September 1993, Bright
It is disclosed on pages 266 to 271 (hereinafter abbreviated as reference 1) in the newsletter of the on tournament.

【0003】これによれば、非転流区間で非転流相の電
流を制御する通常のPWM出力Mod.1と、非転流相の電
流が減少しないように、転流時は電流がゼロとなる相
(以下、単に転流相と称す)の端子電圧を制御するPW
M出力Mod.2で構成することが開示されている。図10
は文献1に示された装置の動作を示す構成図であり、図
において、Mod.1は非転流相のスイッチング素子に選択
接続され、Mod.2は転流相のスイッチング素子に選択接
続されている。非転流モードおよび低速の転流モードで
は、切替スイッチが下側に選択されて、目標電流Idと
非転流相の相電流Isが一致するように、P又はPI制
御演算され、演算結果の通電率は、Mod.1から出力さ
れ、非転流相の通電率を変えることで、目標値電流にな
るよう制御している。一方、Mod.2は通電率0%で接続
されているスイッチング素子はオフ状態である。
According to this, the normal PWM output Mod. 1 for controlling the non-commutation phase current in the non-commutation section and the zero current during commutation so that the non-commutation phase current does not decrease. That controls the terminal voltage of the phase (hereinafter, simply referred to as a commutation phase)
It is disclosed that the M output Mod. FIG.
Is a configuration diagram showing the operation of the device shown in Document 1. In the figure, Mod. 1 is selectively connected to a non-commutation phase switching element, and Mod. 2 is selectively connected to a commutation phase switching element. ing. In the non-commutation mode and the low-speed commutation mode, the changeover switch is selected to be on the lower side, and P or PI control calculation is performed so that the target current Id and the phase current Is of the non-commutation phase match. The duty ratio is output from Mod. 1 and is controlled to be a target value current by changing the duty ratio of the non-commutation phase. On the other hand, in the case of Mod. 2, the switching element connected at the duty ratio of 0% is in the off state.

【0004】次に、転流モードでは、前記切替スイッチ
は上側に選択されて、Mod.1は通電率は100%にな
り、一方、Mod.2には前記P又はPI制御演算結果の通
電率が出力され、転流相のスイッチング素子の通電率を
変えることで、転流相にかかる電圧を減少させて、非転
流相電流の低下を制限している。Mod.1用出力には、低
速時の転流時に理論値である出力電圧=4E(ここで、
E=発電電圧/相)の関係になる通電率上限値が設定さ
れる。Mod.2用には、高速時の転流時のEの関数である
上限値が設定される。転流時は、低速回転時のMod.1、
高速回転時のMod.2ともその出力通電率はこれらの上限
値に飽和するようP又はPI制御演算が設定される。
Next, in the commutation mode, the changeover switch is selected to the upper side, and the duty ratio of Mod. 1 becomes 100%, while the duty ratio of Mod. Is output, and the voltage applied to the commutation phase is reduced by changing the duty ratio of the switching element in the commutation phase, thereby limiting the decrease in the non-commutation phase current. The output for Mod. 1 has an output voltage = 4E which is a theoretical value at the time of commutation at low speed (here,
An upper limit value of the duty ratio that satisfies the relationship of E = generated voltage / phase) is set. For Mod.2, an upper limit value that is a function of E during commutation at high speed is set. During commutation, Mod. 1 during low-speed rotation,
In the case of Mod. 2 at the time of high-speed rotation, the P or PI control calculation is set so that the output duty ratio is saturated to these upper limits.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の矩形波駆動制御
は以上のようになされていたので、転流時は実質的に上
限値で決まるオープン制御であり、これらの上限値はブ
ラシレスモータの抵抗やインダクタンスなどのパラメー
タによって変化する上に、転流中に発電電圧Eが変化す
る場合は、補償が難しく実用的ではないという問題点が
あった。
Since the conventional rectangular wave drive control is performed as described above, the open control is substantially determined by the upper limit during commutation, and the upper limit is determined by the resistance of the brushless motor. When the generated voltage E changes during commutation in addition to the change depending on parameters such as the inductance and the inductance, there is a problem that compensation is difficult and not practical.

【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、電流の目標値追従制御性を
確保すると同時に、トルクリップルを低減できる、台形
波着磁型ブラシレスモータの矩形波駆動制御装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a rectangular trapezoidal wave magnetized brushless motor capable of ensuring the controllability of following a current target value and reducing torque ripple. It is an object to provide a wave drive control device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るブラシレスモータの駆動制御装置は、直流電源の正極
と負極の間に直列に接続した複数のスイッチング素子
と、このスイッチング素子の接続点とブラシレスモータ
とを接続し、当該接続路を流れる電流を検出する電流検
出器と、このブラシレスモータの磁極位置を検出する位
置検出器と、ブラシレスモータの駆動コイルに発生する
1相当たりの誘起電圧を算出するモータ発電電圧計算手
段と、位置検出器から得た位置検出信号に基づいて、ス
イッチング素子を選択的に通電する駆動信号発生手段
と、電流検出器により検出された検出電流に基づくフィ
ードバック電流と目標電流が一致するように駆動信号発
生手段の出力たる第1通電率を演算する第1演算手段
と、直流電源の電圧とモータ発電電圧計算手段の出力と
目標電流に基づき、ブラシレスモータの中立点電位変動
を少なくするように、転流電流がゼロとなる相に接続さ
れたスイッチング素子に対する第2通電率を演算する第
2演算手段と、第2通電率に基づき第1通電率を補正す
る補正手段とを有するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a drive control apparatus for a brushless motor, comprising: a plurality of switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply; And a brushless motor, a current detector for detecting a current flowing through the connection path, a position detector for detecting a magnetic pole position of the brushless motor, and an induced voltage per phase generated in a drive coil of the brushless motor , A drive signal generating means for selectively energizing the switching element based on a position detection signal obtained from the position detector, and a feedback current based on a detection current detected by the current detector. A first calculating means for calculating a first duty ratio, which is an output of the driving signal generating means, so that the target current and the target current coincide with each other; A second duty ratio for a switching element connected to a phase where the commutation current becomes zero, based on the output of the motor generation voltage calculation means and the target current so as to reduce the neutral point potential fluctuation of the brushless motor. It has a calculating means and a correcting means for correcting the first duty ratio based on the second duty ratio.

【0008】この発明の請求項2に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置は、回路をn相とし、1相当たりの回
路抵抗をR、目標電流をId、電源電圧をVd、1相当
たりの発電電圧をEsとしたとき、第2通電率は nI
d・R+(n+1)Es−Vdの関数としたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a drive control device for a brushless motor, wherein a circuit has n phases, a circuit resistance per phase is R, a target current is Id, a power supply voltage is Vd, and a power generation voltage per phase. Is Es, the second duty ratio is nI
This is a function of d · R + (n + 1) Es−Vd.

【0009】この発明の請求項3に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置は、回路をn相とし、1相当たりの回
路抵抗をR、目標電流をId、電源電圧をVd、1相当
たりの発電電圧をEs、目標電流Idとフィードバック
電流Isとの偏差を目標電流Idで除算した値に比例し
た回路抵抗補正量をY5としたとき、第2通電率はnI
d(R+Y5)+(n+1)Es−Vdの関数としたもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a drive control device for a brushless motor, wherein a circuit has n phases, a circuit resistance per phase is R, a target current is Id, a power supply voltage is Vd, and a power generation voltage per phase. the Es, when the circuit resistance correction amount deviation is proportional to the value obtained by dividing the target current Id to the target current Id and the feedback current is was Y 5, second energization rate nI
d (R + Y 5) + (n + 1) is obtained as a function of Es-Vd.

【0010】この発明の請求項4に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第1通電率が所定の最大値以下に
なるように、転流電流がゼロとなる相に接続されたスイ
ッチング素子に対する第2通電率を演算するものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a drive control device for a brushless motor, wherein the first duty ratio is equal to or less than a predetermined maximum value. 2. Calculate the duty ratio.

【0011】この発明の請求項5に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置は、第1通電率の最大値を第1通電率
の関数としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the drive control apparatus for a brushless motor, the maximum value of the first duty ratio is a function of the first duty ratio.

【0012】この発明の請求項6に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置は、回路をn相とし、1相当たりの回
路抵抗をR、目標電流をId、電源電圧をVd、1相当
たりの発電電圧をEs、最大値をD1maxとしたとき、
第2通電率は nId・R+(n+1)Es−Vd+n
(1−D1max)Vdの関数としたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a drive control apparatus for a brushless motor, wherein a circuit has n phases, a circuit resistance per phase is R, a target current is Id, a power supply voltage is Vd, and a power generation voltage per phase. Is Es and the maximum value is D1max,
The second duty ratio is nIdR + (n + 1) Es-Vd + n
This is a function of (1-D1max) Vd.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施形態1を図に基づいて説明する。図1に示すよう
に、ブラシレスモータ1は、表面に永久磁石を有するロ
ータ2及び3相の駆動コイル3(u,v,w相)と位置
検出器4a,4b,4cより構成されている。それぞれ
の駆動コイル3は、一端が共通接続され、他端は上アー
ムスイッチング素子Q1,Q2,Q3及びスイッチング素
子の各々に逆並列に接続した還流ダイオードDa,Db
cを介して直流電源5の正極に接続するとともに、下
アームスイッチング素子Q4,Q5,Q6及びダイオード
d,De,Dfを介して直流電源5の負極に接続されて
いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the brushless motor 1 includes a rotor 2 having a permanent magnet on the surface, a three-phase drive coil 3 (u, v, w phases) and position detectors 4a, 4b, 4c. One end of each drive coil 3 is connected in common, and the other ends are freewheel diodes D a , D b , connected in anti-parallel to each of the upper arm switching elements Q 1 , Q 2 , Q 3 and the switching elements.
As well as connected to the positive electrode of the DC power source 5 via a D c, it is connected the lower arm switching element Q 4, Q 5, Q 6 and the diode D d, D e, via the D f to the negative electrode of the DC power source 5 .

【0014】駆動コイル3の内2相に相電流検出器6
u,6wがあり、駆動コイル3に流れる電流に応じた信
号をマイクロコンピュータ7に送っている。検出器のな
い残り1相の電流値は、相電流の総和は常に0という関
係から計算される。ブラシレスモータ1のロータ2の位
置検出のための位置検出器4a,4b,4cにはそれぞ
れホール素子があり、それらの位置信号H1,H2,H3
はマイクロコンピュータ7に入力される。また、スイッ
チング素子に供給される電源電圧Vdを検出するための
信号もマイクロコンピュータ7に入力される。マイクロ
コンピュータ7はこれらの入力値に基づいて、スイッチ
ング素子のゲート端子に適切な駆動信号、PWM信号を
出力する。
A phase current detector 6 is connected to two phases of the drive coil 3.
u, 6w, and sends a signal corresponding to the current flowing through the drive coil 3 to the microcomputer 7. The current value of the remaining one phase without a detector is calculated from the relationship that the sum of the phase currents is always zero. Position detector 4a for detecting the position of the rotor 2 of the brushless motor 1, 4b, 4c to have each Hall element, their position signal H 1, H 2, H 3
Is input to the microcomputer 7. Further, a signal for detecting the power supply voltage Vd supplied to the switching element is also input to the microcomputer 7. The microcomputer 7 outputs an appropriate drive signal and PWM signal to the gate terminal of the switching element based on these input values.

【0015】次に、位置信号H1,H2,H3とステップ
について図2で説明する。位置信号H1は、ロータ2が
回転し駆動コイル3のU相に現れる発電電圧(emf)
Euの波形が最大値の+Eになってから最低値の−Eに
なるまでの間はハイレベルの信号で、その他の区間がロ
ーレベルの信号となるよう設定されている。同様に、位
置信号H2はV相に現れる発電電圧Evに、また位置信
号H3はW相に現れる発電電圧Ewに対応した信号にな
っている。
Next, the position signals H 1 , H 2 , H 3 and the steps will be described with reference to FIG. The position signal H 1 is a generated voltage (emf) that appears in the U phase of the drive coil 3 when the rotor 2 rotates.
The signal is set to a high level from the time when the Eu waveform reaches the maximum value + E to the lowest value -E, and is set to a low level signal in other sections. Similarly, the position signal H 2 is a signal corresponding to the generated voltage Ev appearing in the V phase, and the position signal H 3 is a signal corresponding to the generated voltage Ew appearing in the W phase.

【0016】これら位置信号H1,H2,H3で区分けさ
れる6つの区間(電気角でπ/3、機械角では磁極が4
極であるからπ/6となる)に1〜6のステップ番号を
割り当て、制御に使用している。例えばステップが1の
場合、発電電圧と同極性に対応する相電流を流す。即ち
図2に示すように、U相電流Iuをプラス方向に、W相
電流Iwをマイナス方向に流すために、スイッチング素
子Q1とQ6を通電状態にする。このことにより、モータ
はIu×Eu+Iw×Ewの正方向トルクが発生し、負
荷トルクが小さければステップ2の方向に回転する。
Six sections (π / 3 in electrical angle and 4 magnetic poles in mechanical angle) divided by these position signals H 1 , H 2 and H 3.
Are assigned to step numbers 1 to 6 and used for control. For example, when the step is 1, a phase current corresponding to the same polarity as the generated voltage is passed. That is, as shown in FIG. 2, the U-phase current Iu in the positive direction, in order to flow the W-phase current Iw in the negative direction, the switching element Q 1, Q 6 energized. As a result, the motor generates a positive torque of Iu × Eu + Iw × Ew, and rotates in the direction of step 2 if the load torque is small.

【0017】各ステップにおけるスイッチング素子の通
電状態を図3の表に示す。図3には、下アームのスイッ
チング素子の通電率を記載してないが、対応する下アー
ムのスイッチング素子の通電率は、上アームの補数であ
る(上アームがD1なら下アームは1−D1)。通電率D
1が0.5以上の場合、D1とあるのが上流側で、1−D1
が下流側となるが、通電率D1が0.5以下の場合は、上
流と下流が逆に、即ち電流の向きが逆になり、負方向の
トルクが発生するので、負荷トルクが小さければ、逆方
向(ステップ1→6→5→4)に回転する。また、図3
中のoffはスイッチング素子が非通電状態であることを
示す。
FIG. 3 is a table showing the energized state of the switching element in each step. In FIG. 3, although not described the energization ratio of the switching elements of the lower arm, duty factor of the switching elements of the corresponding lower arm is a complement of the upper arm (lower arm if the upper arm D 1 1- D 1 ). Duty ratio D
If 1 is greater than or equal 0.5, D 1 phrase is on the upstream side, 1-D 1
When the duty ratio D 1 is 0.5 or less, the upstream and downstream are reversed, that is, the direction of the current is reversed, and a negative-direction torque is generated. , And rotate in the opposite direction (steps 1 → 6 → 5 → 4). FIG.
“Off” in the middle indicates that the switching element is in a non-energized state.

【0018】ステップが変更になるとき、電流の流れる
相が変化し、これを転流と称する。以下、電流が0に成
る相を単に転流相と略す。図2の波形で説明すると、ス
テップ6からステップ1になったとき、V相電流が0に
なり、U相電流は流れ始め、W相電流は変化しない。こ
の場合、V相を転流相、W相を非転流相と称す。
When the step is changed, the phase in which the current flows changes, and this is called commutation. Hereinafter, the phase where the current becomes 0 is simply referred to as a commutation phase. Explaining with reference to the waveforms of FIG. 2, from step 6 to step 1, the V-phase current becomes 0, the U-phase current starts flowing, and the W-phase current does not change. In this case, the V phase is called a commutation phase, and the W phase is called a non-commutation phase.

【0019】駆動コイル3に関して対称性があるとする
と、駆動コイル端子電圧Vu,Vv,Vwと駆動コイル
相電流Iu,Iv,Iwとの関係は、数式(1)のよう
になる。
Assuming that there is symmetry with respect to the drive coil 3, the relationship between the drive coil terminal voltages Vu, Vv, Vw and the drive coil phase currents Iu, Iv, Iw is expressed by the following equation (1).

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】ここで、Rは1相当たりの抵抗、Lは1相
当たりの等価インダクタンス、Vnは駆動コイル中性点
電位、Eu,Ev,Ewは各相の発電電圧(emf電
圧)である。PWM周期が回路の時定数L/Rに比べて
短かければ、いわゆる状態平均値化法が適用できて、端
子電圧はそれぞれ図3の通電率と電源電圧Vdで表現で
き、例えば、ステップ1の非転流状態では、数式(1)
はU相とW相だけの式となり、次の数式(2)のように
なる。
Here, R is the resistance per phase, L is the equivalent inductance per phase, Vn is the neutral point potential of the driving coil, and Eu, Ev, and Ew are the generated voltages (emf voltages) of each phase. If the PWM cycle is shorter than the time constant L / R of the circuit, a so-called state averaging method can be applied, and the terminal voltage can be expressed by the duty ratio and the power supply voltage Vd in FIG. In the non-commutated state, equation (1)
Is an equation for only the U phase and the W phase, and is as shown in the following equation (2).

【0022】[0022]

【数2】 (Equation 2)

【0023】上記数式(2)の辺々を加え、Iu+Iw
=0を適用し整理すると、Vnは数式(3)のようにな
る。 Vn=Vd/2 ………(3) 又、ステップ1の転流状態では、数式(1)は次の数式
(4)のようになる(ただし、ダイオードの順方向電圧
降下は無視している)。
By adding each of the above equations (2), Iu + Iw
By rearranging by applying = 0, Vn becomes as shown in Expression (3). Vn = Vd / 2 (3) In the commutation state of Step 1, Equation (1) becomes as Equation (4) below (however, the forward voltage drop of the diode is ignored). ).

【0024】[0024]

【数3】 (Equation 3)

【0025】数式(4)の辺々を加え、Iu+Iv+I
w=0を適用し整理すると、Vnは(転流相の電流が正
の場合)次の数式(5)のようになる。 Vn=Vd/2−(Vd/2−Ew)/3 ………(5) 同様にして、ステップ2の場合の転流時のVnは(転流
相の電流が負の場合)次の数式(6)のようになる。 Vn=Vd/2+(Vd/2−Ew)/3 ………(6)
Equation (4) is added, and Iu + Iv + I
When rearranging by applying w = 0, Vn becomes as in the following equation (5) (when the current in the commutation phase is positive). Vn = Vd / 2− (Vd / 2−Ew) / 3 (5) Similarly, Vn at the time of commutation in the case of step 2 is expressed by the following equation (when the current of the commutation phase is negative): It becomes like (6). Vn = Vd / 2 + (Vd / 2−Ew) / 3 (6)

【0026】この関係を図3の中立点電位の波形で示し
ている。このように、中立点電位Vnは転流区間で急変
するため、非転流相の電流も数式(1)の関係で影響を
受けることになり変動する。これがモータのトルクリッ
プルとなり、振動や騒音を引き起こす。この電圧変動に
応動して、電流がその目標値に保持されるように制御さ
れるように、制御機器を設計、調節しなければならな
い。特に、制御機器の出力が飽和(通電率が最大値に固
定)して、一時的に制御が不能になるようなことがあっ
てはいけない。
This relationship is shown by the waveform of the neutral point potential in FIG. As described above, since the neutral point potential Vn changes abruptly in the commutation section, the current in the non-commutation phase is also affected by the relationship of Expression (1) and fluctuates. This becomes the torque ripple of the motor, causing vibration and noise. In response to this voltage fluctuation, the control device must be designed and adjusted so that the current is controlled to be maintained at the target value. In particular, the output of the control device should not be saturated (the duty ratio is fixed to the maximum value) and the control cannot be temporarily disabled.

【0027】次に、マイクロコンピュータ7の働きを図
4に示す。図4において、電源電圧Vd、電流Iu,I
w、そしてモータ回転位置H1,H2,H3のそれぞれの
信号は、図示しないインターフェース回路によってデジ
タル化された内部信号になる。モータ回転位置決定手段
8では、前記モータ回転位置信号H1,H2,H3の組合
せ論理により、図2に示したようにステップ1〜6の何
番かを決定する。モータ角速度計算手段9では、連続す
る2回のステップ変化点の時間間隔を測定し、1ステッ
プに相当する角度(一定値)をこの時間間隔で除算する
ことで、モータの角速度ωを算出する。モータ発電電圧
計算手段10では、駆動コイル3に発生する1相当たり
の誘起電圧Eに相当する量Esをemf係数Km(一定
値)と前記角速度ωの積として算出する。
Next, the operation of the microcomputer 7 is shown in FIG. In FIG. 4, a power supply voltage Vd, currents Iu, I
w, and the signals of the motor rotational positions H 1 , H 2 , and H 3 are internal signals digitized by an interface circuit (not shown). In the motor-rotation-position determining means 8, by the motor rotational position signal H 1, H 2, combinational logic H 3, to determine what number of steps 1-6 as shown in FIG. The motor angular velocity calculating means 9 calculates the angular velocity ω of the motor by measuring the time interval between two successive step change points and dividing the angle (constant value) corresponding to one step by this time interval. The motor generation voltage calculation means 10 calculates an amount Es corresponding to the induced voltage E per phase generated in the drive coil 3 as a product of the emf coefficient Km (constant value) and the angular velocity ω.

【0028】FB電流選択手段11では、転流域でも電
流が変化しない相の電流=非転流相電流をフィードバッ
ク制御演算に使用するため、前記ステップに対応して相
電流Iu,Iv,Iw(ただしIvはIv=−Iu−I
wより算出)のうちいずれか1つを選ぶとともに、その
極性を必要に応じて変更する。この作業をFB電流とス
テップの表にしたものが図3である。図中のCWとCC
Wはモータの回転方向で、回転方向(ステップの変化順
により決定:→1→2→3→の方向をCWとし、この逆
方向をCCWとしている)により、選択されるフィード
バック電流が異なる。電流制御演算手段12は、目標電
流生成手段13で生成された目標電流Idとフィードバ
ック電流Isが一致するように、前記通電率D1及びD2
を演算する。尚、演算の詳細は後述する。
The FB current selection means 11 uses the phase current in which the current does not change even in the commutation region = the non-commutation phase current in the feedback control calculation. Therefore, the phase currents Iu, Iv, Iw (however, Iv is Iv = -Iu-I
(calculated from w), and the polarity is changed as necessary. FIG. 3 shows a table of the FB current and the steps in this operation. CW and CC in the figure
W is the rotation direction of the motor, and the feedback current to be selected differs depending on the rotation direction (determined according to the order of step change: the direction of → 1 → 2 → 3 → is CW and the reverse direction is CCW). The current control calculation means 12 performs the control of the duty ratios D 1 and D 2 so that the target current Id generated by the target current generation means 13 and the feedback current Is match.
Is calculated. The details of the calculation will be described later.

【0029】制御出力相選択手段14は、電流制御演算
手段12で演算された通電率D1及びD2とそれらの補数
を次段の3相PWM回路15にある6個の前記スイッチ
ング素子Q1〜Q6に対応するPWM発生回路のいずれに
設定するかを決定する。この設定作業をステップとスイ
ッチング素子との表にしたものが図3及び図5である。
これらの表中には上アームのスイッチング素子のみを表
記しているが、対応する下アームのスイッチング素子用
のPWM発生回路には、対になっている上アームのスイ
ッチング素子の通電率の補数の通電率が設定される。例
えばD1が35%で、ステップが1の場合、スイッチン
グ素子Q1,Q4にはそれぞれ35%と65%の通電率が
設定される。
The control output phase selecting means 14 converts the duty factors D 1 and D 2 calculated by the current control calculating means 12 and their complements into the six switching elements Q 1 in the next three-phase PWM circuit 15. It determines whether to set to either of the corresponding PWM generating circuit to Q 6. FIG. 3 and FIG. 5 show this setting work in a table of steps and switching elements.
In these tables, only the switching element of the upper arm is described, but the PWM generation circuit for the switching element of the lower arm has a complement of the duty ratio of the switching element of the upper arm in the pair. The duty ratio is set. For example by D 1 is 35%, if the step is 1, 35% each of the switching elements Q 1, Q 4 and 65% duty ratio is set.

【0030】また図3、図5の表中のoffの表記は、対
となる上下アームのスイッチング素子の両方とも非通電
状態に設定することを意味している。3相PWM回路1
5は、表記しない三角波(周波数は騒音とスイッチング
損失の両方を考慮して20KHz程度が選ばれることが多
い)と前記通電率に対応するレベルとの比較によりon/o
ff信号が発生し、次段の駆動回路16に出力するよく知
られた通常のPWM発生回路で、前記スイッチング素子
1〜Q6に対応した6個の回路を有する。
The notation "off" in the tables of FIGS. 3 and 5 means that both the upper and lower switching elements of the pair are set to the non-energized state. Three-phase PWM circuit 1
5 is on / o by comparing a triangular wave (not shown) (frequency is about 20 KHz in consideration of both noise and switching loss in many cases) with a level corresponding to the duty ratio.
ff signal is generated, in well-known conventional PWM generating circuit for outputting to the next stage of the drive circuit 16 has six circuits corresponding to the switching element Q 1 to Q 6.

【0031】前記電流制御演算手段12の詳細な動作を
図6によるフローチャートで説明する。図において、S
101では電流制御演算手段12の入力である前記モー
タ回転位置決定手段8、モータ角速度計算手段9、モー
タ発電電圧計算手段10、FB電流選択手段11及び目
標電流生成手段13の各機能を実行している。次に、S
102では、いわゆるフィードフォワード付PI(比例
・積分)制御演算をする。即ち以下、数式(7)〜数式
(9)の演算を行なう。 ε=Id―Is ………(7) Y1=Ki・ε+Y1(前回値) ………(8) Y2=Rm×Id+Kp・ε+Y1+Es+Vd/2 ………(9) ここで、Id:目標電流,Is:実電流(フィードバッ
ク電流),ε:偏差,Y1:積分値,Ki:積分ゲイ
ン,Y2:出力電圧,Rm:1相当たりの公称抵抗値,
Kp:比例ゲイン,Es:1相当たりの発電電圧(em
f電圧),Vd:直流電源電圧,である。
The detailed operation of the current control calculation means 12 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the figure, S
In 101, the respective functions of the motor rotational position determining means 8, motor angular velocity calculating means 9, motor generated voltage calculating means 10, FB current selecting means 11 and target current generating means 13 which are inputs of the current control calculating means 12 are executed. I have. Next, S
At 102, a so-called feedforward-attached PI (proportional / integral) control operation is performed. That is, hereinafter, the calculations of Expressions (7) to (9) are performed. ε = Id−Is (7) Y 1 = Ki · ε + Y 1 (previous value) (8) Y 2 = Rm × Id + Kp · ε + Y 1 + Es + Vd / 2 (9) where Id : Target current, Is: actual current (feedback current), ε: deviation, Y 1 : integral value, Ki: integral gain, Y 2 : output voltage, Rm: nominal resistance value per phase,
Kp: proportional gain, Es: generated voltage per phase (em
f voltage), Vd: DC power supply voltage.

【0032】次に、S103で転流中かどうかを判断し
て、転流中であるとS104に、そうでないならS10
9に移動する。転流終了の判断は、第1例として、転流
状態にあって、転流電流が0又は0近くの値になった場
合、転流終了とする方法、第2例として、転流状態にあ
って、転流初期電流値とemf電圧と、回路抵抗、回路
インダクタンスより計算できる予定転流時間を経過した
場合、転流終了とする方法が考えられる。転流中かどう
かは、転流開始より転流終了までの間かどうかで判断す
る。
Next, it is determined in S103 whether or not commutation is in progress. If commutation is in progress, the process proceeds to S104.
Go to 9. As a first example, the method for determining the end of commutation is a method of terminating the commutation when the commutation current is 0 or a value close to 0 in a commutation state. Then, when a predetermined commutation time which can be calculated from the initial commutation current value, the emf voltage, the circuit resistance, and the circuit inductance has elapsed, a method of terminating the commutation can be considered. Whether or not commutation is being performed is determined based on whether or not commutation is started to end of commutation.

【0033】転流中の場合の第1演算手段であるところ
のS104では、転流時と非転流時の中性点電位の差の
分 (Vd/2+Es)×sgn(Ic)/3を前記Y2
加算した出力電圧Y3から第1通電率D1を計算する。即
ち、
In S104, which is the first calculating means in the case of commutation, the difference (Vd / 2 + Es) × sgn (Ic) / 3 of the difference between the neutral point potentials during commutation and non-commutation is calculated. wherein calculating the first duty ratio D 1 from the output voltage Y 3 obtained by adding the Y 2. That is,

【0034】 Y3=Y2+(Vd/2+Es)×sgn(Ic)/3………(10) D1=Y3/Vd ………(11) ここで、sgn( )は符号関数で、引数が0のとき関
数も0、引数が0以外のとき関数は引数の符号となる。
ここでの引数Icは転流電流で、図3の表中のoffの相
に過渡的に流れる電流である。
Y 3 = Y 2 + (Vd / 2 + Es) × sgn (Ic) / 3 (10) D 1 = Y 3 / Vd (11) where sgn () is a sign function. When the argument is 0, the function is also 0, and when the argument is other than 0, the function is the sign of the argument.
The argument Ic here is a commutation current, which is a current transiently flowing in the off phase in the table of FIG.

【0035】S105、S106、S107及びS10
8が実施の形態1における第2演算手段に相当する部分
で、まずS105では補償電圧Vcmpを次の数式(12)
で計算する。 Vcmp=3Rm・Id+4Es−Vd ………(12) 回路をn相とすると、数式(12)はVcmp=nId・R
+(n+1)Es−Vdとなる。この式は、例えば数式
(4)の第一式に数式(6)のVnを代入して整理する
と、次の数式(13)のようになる。 Vd・D1=R・Iu+LdIu/dt+E+Vd/2+Vd/6−Ew/3 ………(13) ここで、非転流電流IuをIdに一致するように制御で
きる限界条件:Iu=Id,D1=1,Ew=−Es,
dId/dt≒0として数式(13)に代入して整理する
と(ただし、発電電圧Eは同推定値のEsを、抵抗Rは
同公称値のRmで代用する)次の数式(14)が考えられ
る。 Vd> 3Rm・Id+4Es ………(14) 数式(14)の関係を補償電圧Vcmp(>0)を使用し
て、等式表現にしたものが数式(12)である。
S105, S106, S107 and S10
8 is a portion corresponding to the second calculating means in the first embodiment. First, in S105, the compensation voltage Vcmp is calculated by the following equation (12).
Is calculated. Vcmp = 3Rm · Id + 4Es−Vd (12) Assuming that the circuit has n phases, the equation (12) can be expressed as Vcmp = nId · R
+ (N + 1) Es-Vd. This equation is obtained by substituting Vn of equation (6) into the first equation of equation (4), for example, and as shown in the following equation (13). Vd · D 1 = R · Iu + LdIu / dt + E + Vd / 2 + Vd / 6-Ew / 3 ......... (13) where the limit conditions a non-commutated current Iu can be controlled to match the Id: Iu = Id, D 1 = 1, Ew = −Es,
Substituting dId / dt ≒ 0 into Equation (13) and rearranging (however, the generated voltage E substitutes Es of the same estimated value, and the resistor R substitutes Rm of the same nominal value), the following Equation (14) is considered. Can be Vd> 3Rm · Id + 4Es (14) The expression (12) is obtained by expressing the relationship of the expression (14) in an equal expression using the compensation voltage Vcmp (> 0).

【0036】転流時に、転流相の端子電圧をVcmp又は
Vd−Vcmp(転流電流が負の場合が前者、正の場合が
後者)に制御した場合、数式(4)に対応した式は次の数
式(15)となる。この場合、V相端子電圧=Vd−Vcm
p=Vd−D2・Vd
When the terminal voltage of the commutation phase is controlled to Vcmp or Vd-Vcmp (the former when the commutation current is negative, and the latter when the commutation current is positive) during commutation, the equation corresponding to equation (4) becomes The following equation (15) is obtained. In this case, V-phase terminal voltage = Vd−Vcm
p = Vd-D 2 · Vd

【0037】[0037]

【数4】 (Equation 4)

【0038】数式(4)から数式(5)を導出したのと同様
にすると、このときの中立点電位Vnは数式(16)の
ようになる。 Vn=Vd/2−(Vd/2+Ev−Vcmp)/3 ………(16) 同様に転流電流が負の場合の数式(5)に対応するVn
は次の数式(17)となる。 Vn=Vd/2+(Vd/2+Ev−Vcmp)/3 ………(17) いずれの場合も、転流時の中性点電位の非転流時の値V
d/2からの変化分がVcmp/3だけ減少している。
Assuming that the equation (5) is derived from the equation (4), the neutral point potential Vn at this time is as shown in the equation (16). Vn = Vd / 2− (Vd / 2 + Ev−Vcmp) / 3 (16) Similarly, Vn corresponding to equation (5) when the commutation current is negative.
Becomes the following equation (17). Vn = Vd / 2 + (Vd / 2 + Ev-Vcmp) / 3 (17) In any case, the value V of the neutral point potential during non-commutation during commutation
The change from d / 2 is reduced by Vcmp / 3.

【0039】このことは、非転流電流の電流制御できる
条件である数式(15)と同等のことを意味している。即
ち、第2通電率D2による転流相の端子電圧を適切に制
御することで、転流中の中性点電位の変化を減少させる
ことができるので、第1通電率D1による非転流相の電
流制御のための電圧幅が確保され(=端子電圧が飽和す
ることなく)、転流中の電流が目標値に制御されるた
め、転流中もトルクリップルが起きない。しかも、数式
(16)及び数式(17)を見て分かるように、中性点電位
は第1通電率D1とは無関係で、第2通電率D2のみ(∵
Vcmp=D2・Vd)に関係するので、非転流電流を制御
するD1による制御と中性点電位Vnを制御するD2によ
る制御干渉がなく、制御系を構築しやすい条件となって
いる。
This means that the condition is the same as Expression (15), which is a condition under which the current of the non-commutation current can be controlled. That is, by appropriately controlling the terminal voltage of the commutation phase of the second duty factor D 2, it is possible to reduce the change of the neutral point potential during commutation, non rolling according to the first duty ratio D 1 A voltage width for current control of the current phase is secured (= the terminal voltage is not saturated), and the current during commutation is controlled to the target value, so that no torque ripple occurs during commutation. Moreover, as can be seen from Equations (16) and (17), the neutral point potential is not related to the first duty ratio D 1, and only the second duty ratio D 2 (∵
Vcmp = it relates to D 2 · Vd), no control interference from D 2 to control the control and the neutral point potential Vn by D 1 for controlling the non-commutation current, becomes easy conditions construct a control system I have.

【0040】Vcmpが負又は0なら転流相の端子電圧を
制御する必要がないから、S106ではVcmpを下限値
0の処理を行う。即ちS106でVcmpが負の場合は、
S107でVcmp=0の処理を行う。S108では、転
流相の端子電圧を制御するための第2通電率D2の計算
=Vcmp/Vdを行う。S109においては、第2通電
率D2に基づき第1通電率D1を補正する補正手段が示さ
れており、先にVcmp=0での計算した非転流相電流制
御のための第1通電率D1に対して、Vcmp分の補正を
次の数式(18)で行う。 D1=D1−D2・sgn(Ic)/3 ………(18)
If Vcmp is negative or 0, there is no need to control the terminal voltage of the commutation phase, so in S106, processing is performed to set Vcmp to the lower limit of 0. That is, if Vcmp is negative in S106,
In S107, the processing of Vcmp = 0 is performed. In S108, performs calculations = Vcmp / Vd of the second duty ratio D 2 for controlling the terminal voltage of the commutation phase. In S109, it is shown correcting means for correcting the first duty ratio D 1 on the basis of the second duty ratio D 2 is first energized for the calculated non-commutation phase current control in Vcmp = 0 above The correction of Vcmp for the rate D1 is performed by the following equation (18). D 1 = D 1 −D 2 · sgn (Ic) / 3 (18)

【0041】この式の根拠は、数式(5)と数式(16)
との差、又は数式(6)と数式(17)の差がVcmp/3
であり、Vcmp/3=D2・Vd/3の関係から明白であ
る。続いて、S111に移る。S103で転流中でない
場合は、S110で第1通電率D1の計算D1=Y2/V
dを行う。同時に転流中にのみ使用する第2通電率D2
=0の処理も行い、S111に移る。S111では、第
1通電率D1、第2通電率D2を、図4の制御出力相選択
手段14及び3相PWM回路15にこれらの説明のとこ
ろで述べた設定作業を実施する。
The basis of this equation is as follows: Equation (5) and Equation (16)
Or the difference between Equations (6) and (17) is Vcmp / 3
Which is apparent from the relationship of Vcmp / 3 = D 2 · Vd / 3. Subsequently, the process proceeds to S111. If not commutation in the S103, the first duty ratio D 1 at S110 calculates D 1 = Y 2 / V
Perform d. Second duty ratio D 2 used only during commutation at the same time
= 0, and the process proceeds to S111. In step S111, the first duty ratio D 1 and the second duty ratio D 2 are set in the control output phase selection means 14 and the three-phase PWM circuit 15 shown in FIG.

【0042】この発明の台形波着磁型ブラシレスモータ
の矩形波駆動制御装置は、以上説明したように構成され
ているので、転流区間での中性点電位変動幅を必要量減
少させることで、より広範囲に渡って制御器の出力が飽
和(通電率が最大値に固定)することがなくなり、非転
流電流がその目標値に保持される連続したフィードバッ
ク制御が可能となり、結果として、モータのトルクリッ
プルが大幅に減少でき、騒音や振動を低下できる。
The rectangular-wave drive control apparatus for a trapezoidal-wave magnetized brushless motor according to the present invention is configured as described above. Therefore, the required range of the neutral point potential fluctuation in the commutation section can be reduced. The output of the controller does not saturate (the duty ratio is fixed to the maximum value) over a wider range, and continuous feedback control in which the non-commutation current is maintained at its target value is possible. Torque ripple can be greatly reduced, and noise and vibration can be reduced.

【0043】実施の形態2.図7はこの発明の実施の形
態2による電流制御演算手段12の動作を示すフローチ
ャートである。実施の形態2と実施の形態1の違いは、
転流中の非転流電流制御の動的範囲を確実にするために
(動的にも第1通電率D1の飽和が起きないように)、
予め第1通電率D1の上限値D1maxを定めておき、この
上限値D1maxを越えないように第2通電率D2を制御す
るようにしたことにある。そのための条件は数式(13)
から数式(14)に変形した条件の内、D1=1をD1=D
1max<1に置き換えて同様の変形をすると、数式(1
3)は次の数式(19)に変形できる。 Vd>3Rm・Id+4Es+3(1−D1max)Vd………(19)
Embodiment 2 FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the current control calculation means 12 according to the second embodiment of the present invention. The difference between Embodiment 2 and Embodiment 1 is that
In order to ensure the dynamic range of non-commutation current control during commutation (so that the saturation of the first duty ratio D 1 does not occur dynamically)
Advance first advance set the upper limit value D1max duty factor D 1, lies in the so controls the second duty ratio D 2 so as not to exceed the upper limit value D1max. The condition for that is equation (13)
From the conditions transformed from equation (14) into equation (14), D 1 = 1 becomes D 1 = D
When the same transformation is performed by substituting 1max <1, the equation (1
3) can be transformed into the following equation (19). Vd> 3Rm.Id + 4Es + 3 (1-D1max) Vd (19)

【0044】次に、前述した数式(14)と数式(12)の
関係と同じく、数式(19)をVcmpを使用して等式表現
すると、次式となる。 Vcmp=3Rm・Id+4Es−Vd+3(1−D1max)Vd………(20) 回路をn相とすると、数式(20)はVcmp=nRm・I
d+(n+1)Es−Vd+n(1−D1max)Vdとな
る。即ち、実施の形態1と実施の形態2の違いは、数式
(12)の代わりに数式(19)を適用することにある。図
7のフローチャートにおいて、図6と同処理ブロックに
ついては同じ番号(100番台)を用いており、同一内
容なので説明を省略する。S201においてD1maxは
一定値(例えば0.85)でも良いが、D1の関数として
設定すると動的補償をするのに更に好適である。この関
数の例を図8に示す。次に、S202では、数式(20)
の演算を行う。以下は実施の形態1の場合と同じ手順が
実行されるので説明を省く。
Next, similarly to the above-described relationship between Expressions (14) and (12), Expression (19) is expressed by the following expression using Vcmp. Vcmp = 3Rm · Id + 4Es−Vd + 3 (1-D1max) Vd (20) Assuming that the circuit has n phases, the equation (20) is expressed as Vcmp = nRm · I
d + (n + 1) Es-Vd + n (1-D1max) Vd. That is, the difference between the first embodiment and the second embodiment resides in that the equation (19) is applied instead of the equation (12). In the flowchart of FIG. 7, the same processing blocks as those in FIG. D1max good even fixed value (e.g. 0.85) in S201, but is more suitable for the dynamic compensation by setting as a function of D 1. FIG. 8 shows an example of this function. Next, in S202, the equation (20)
Is calculated. In the following, the same procedure as that of the first embodiment is performed, and the description is omitted.

【0045】実施の形態3.図9はこの発明の実施の形
態3による電流制御演算手段12の動作を示すフローチ
ャートである。実施の形態3と実施の形態1の違いは、
構成部品の特性ばらつきや変化に対して、転流中の非転
流電流制御のロバスト性を向上させるために、前記補償
電圧Vcmpを調整する機能を付加したものである。特
に、ブラシレスモータの巻線抵抗、各部の配線抵抗、ス
イッチング素子の内部抵抗などの回路抵抗Rのばらつき
や温度変化による抵抗値変化(抵抗Rと公称抵抗Rmの
差)が大きくなる可能性があるため、主としてこれを補
償する。図9において、図6と同処理ブロックについて
は同じ番号(100番台)を付すものとし、同一内容な
ので説明を省略する。
Embodiment 3 FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the current control calculation means 12 according to Embodiment 3 of the present invention. The difference between the third embodiment and the first embodiment is as follows.
A function of adjusting the compensation voltage Vcmp is added in order to improve the robustness of non-commutation current control during commutation with respect to variation or change in the characteristics of components. In particular, there is a possibility that the resistance value change (difference between the resistance R and the nominal resistance Rm) due to the variation of the circuit resistance R such as the winding resistance of the brushless motor, the wiring resistance of each part, the internal resistance of the switching element and the temperature change. Therefore, this is mainly compensated for. In FIG. 9, the same processing blocks as those in FIG. 6 are denoted by the same numbers (100s), and the description is omitted because they have the same contents.

【0046】S301では次の転流区間のために、現在
の転流区間での偏差εを目標電流Idで除して電流に対
して正規化した後、評価係数Ktを掛けた値を積分して
いく演算を行う。この補正積分値はY4に格納される。
S302では、前回の補正積分値Y5を使用して補償電
圧Vcmpを次の数式(21)で計算する。 Vcmp=3(Rm+R5)Id+4Es−Vd………(21) 回路をn相とすると、数式(21)は Vcmp=n(Rm+
5)Id+(n+1)Es−Vdとなる。即ち、前回の転
流時に、第1通電率D1が飽和して、目標電流Idに実
電流Isが届かなかった場合(ε>0だからY5
0)、今回は補償電圧VcmpをY5に比例して大きくする
ことで、第1通電率D1の飽和を防止する方向に修正さ
れ、ブラシレスモータのトルクリップルを減少させるこ
とになる。
In step S301, for the next commutation section, the deviation ε in the current commutation section is divided by the target current Id to normalize the current, and the value multiplied by the evaluation coefficient Kt is integrated. Perform the calculation. The correction integrated value is stored in the Y 4.
In S302, the compensation voltage Vcmp using a correction integral value Y 5 previous calculated by the following equation (21). Vcmp = 3 (Rm + R 5 ) Id + If 4Es-Vd ......... (21) circuit and n-phase, the formula (21) is Vcmp = n (Rm +
Y 5 ) Id + (n + 1) Es−Vd. That is, at the time of the previous commutation, the first duty ratio D 1 is saturated, and the actual current Is has not reached the target current Id (since ε> 0, Y 5 >).
0), this time compensated voltage Vcmp By increasing in proportion to Y 5, is modified in a direction to prevent the first saturation duty factor D 1, would reduce the torque ripple of the brushless motor.

【0047】ここで、Y5は前回転流区間だけの積分値
であるが、前々回またはそれ以前の積分値を反映した値
であっても良い。S303とS304では、今回の転流
中の最終積分値であるY4を次回のVcmp計算(S30
2)に使用するY5に移し替えると共に、次に転流時の
4演算のためにY4を初期化(Y4=0)する。以下の
動作については、実施の形態1の場合と同様のため説明
を省略する。
Here, Y 5 is an integrated value only in the pre-rotational flow section, but may be a value reflecting the integrated value two or three times before or before. In S303 and S304, the Y 4 is the final integration value in the current commutation next Vcmp calculation (S30
With transferring the Y 5 to be used for 2), then initialize the Y 4 for Y 4 operation during commutation (Y 4 = 0) is. The following operation is the same as that of the first embodiment, and thus the description is omitted.

【0048】[0048]

【発明の効果】この発明の請求項1に係るブラシレスモ
ータの駆動制御装置によれば、直流電源の正極と負極の
間に直列に接続した複数のスイッチング素子と、このス
イッチング素子の接続点とブラシレスモータとを接続
し、当該接続路を流れる電流を検出する電流検出器と、
このブラシレスモータの磁極位置を検出する位置検出器
と、ブラシレスモータの駆動コイルに発生する1相当た
りの誘起電圧を算出するモータ発電電圧計算手段と、位
置検出器から得た位置検出信号に基づいて、スイッチン
グ素子を選択的に通電する駆動信号発生手段と、電流検
出器により検出された検出電流に基づくフィードバック
電流と目標電流が一致するように駆動信号発生手段の出
力たる第1通電率を演算する第1演算手段と、直流電源
の電圧とモータ発電電圧計算手段の出力と目標電流に基
づき、ブラシレスモータの中立点電位変動を少なくする
ように、転流電流がゼロとなる相に接続されたスイッチ
ング素子に対する第2通電率を演算する第2演算手段
と、第2通電率に基づき第1通電率を補正する補正手段
とを設けたので、転流区間での中性点電位変動幅を必要
量減少させることができ、より広範囲に渡って制御器の
出力が飽和(通電率が最大値に固定)することがなくな
り、非転流電流がその目標値に保持される連続したフィ
ードバック制御が可能となり、結果として、モータのト
ルクリップルが大幅に減少でき、騒音や振動を低下でき
る。
According to the drive control apparatus for a brushless motor according to the first aspect of the present invention, a plurality of switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, and a connection point between the switching elements and a brushless motor. A current detector for connecting a motor and detecting a current flowing through the connection path;
A position detector for detecting a magnetic pole position of the brushless motor, motor generation voltage calculating means for calculating an induced voltage per phase generated in a drive coil of the brushless motor, and a position detection signal obtained from the position detector. A drive signal generating means for selectively energizing the switching element, and calculating a first duty ratio as an output of the drive signal generating means such that a feedback current based on the detection current detected by the current detector matches a target current. A switching unit connected to a phase where the commutation current becomes zero so as to reduce the neutral point potential fluctuation of the brushless motor based on the first calculation means, the voltage of the DC power supply, the output of the motor generation voltage calculation means and the target current. Since the second calculating means for calculating the second duty ratio for the element and the correcting means for correcting the first duty ratio based on the second duty ratio are provided, The required range of the neutral point potential fluctuation in the section can be reduced, the controller output does not saturate (the duty ratio is fixed to the maximum value) over a wider range, and the non-commutation current reaches its target. Continuous feedback control that is maintained at a value becomes possible, and as a result, torque ripple of the motor can be significantly reduced, and noise and vibration can be reduced.

【0049】この発明の請求項2に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置によれば、回路をn相とし、1相当た
りの回路抵抗をR、目標電流をId、電源電圧をVd、
1相当たりの発電電圧をEsとしたとき、第2通電率は
nId・R+(n+1)Es−Vdの関数としたので、
検知信号に基づき中性点電位変動を予測して制御できる
ため、良好な制御応答性が実現できる。
According to the brushless motor drive control apparatus according to the second aspect of the present invention, the circuit has n phases, the circuit resistance per phase is R, the target current is Id, the power supply voltage is Vd,
Assuming that the generated voltage per phase is Es, the second duty ratio is a function of nId · R + (n + 1) Es−Vd.
Since the neutral point potential fluctuation can be predicted and controlled based on the detection signal, good control responsiveness can be realized.

【0050】この発明の請求項3に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置によれば、回路をn相とし、1相当た
りの回路抵抗をR、目標電流をId、電源電圧をVd、
1相当たりの発電電圧をEs、目標電流Idとフィード
バック電流Isとの偏差を目標電流Idで除算した値に
比例した回路抵抗補正量をY5としたとき、第2通電率
は nId(R+Y5)+(n+1)Es−Vdの関数とし
たので、部品のばらつきや変化に対し補正することがで
き、より好適な制御ができる。
According to the brushless motor drive control device of the third aspect of the present invention, the circuit has n phases, the circuit resistance per phase is R, the target current is Id, the power supply voltage is Vd,
When the power generation voltage per phase Es, the circuit resistance correction amount deviation is proportional to the value obtained by dividing the target current Id to the target current Id and the feedback current Is was Y 5, second energization rate nId (R + Y 5 ) + (N + 1) Es−Vd, so that it is possible to correct for variations and changes in components, and to perform more suitable control.

【0051】この発明の請求項4に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置によれば、第1通電率が所定の最大値
以下になるように、転流電流がゼロとなる相に接続され
たスイッチング素子に対する第2通電率を演算するの
で、構成部品のばらつきや変化に対応した非転流電流制
御の動的制御範囲を確保でき、好適な制御が可能とな
る。
According to the drive control device for a brushless motor according to a fourth aspect of the present invention, the switching element connected to the phase where the commutation current is zero so that the first duty ratio is equal to or less than the predetermined maximum value. , The dynamic control range of the non-commutation current control corresponding to the variation or change of the components can be secured, and suitable control can be performed.

【0052】この発明の請求項5に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置によれば、最大値は第1通電率の関数
としたので、構成部品のばらつきや変化に対応した非転
流電流制御の動的制御範囲を確保でき、好適な制御が可
能となる。
According to the drive control apparatus for a brushless motor according to the fifth aspect of the present invention, the maximum value is a function of the first duty ratio. Thus, a suitable control range can be secured, and suitable control can be performed.

【0053】この発明の請求項6に係るブラシレスモー
タの駆動制御装置によれば、回路をn相とし、1相当た
りの回路抵抗をR、目標電流をId、電源電圧をVd、
1相当たりの発電電圧をEs、最大値をD1maxとした
とき、第2通電率は nId・R+(n+1)Es−Vd
+n(1−D1max)Vdの関数としたので、構成部品の
ばらつきや変化に対応した非転流電流制御の動的制御範
囲を確保でき、より好適な制御が可能となる。
According to the drive control device for a brushless motor according to claim 6 of the present invention, the circuit has n phases, the circuit resistance per phase is R, the target current is Id, the power supply voltage is Vd,
Assuming that the generated voltage per phase is Es and the maximum value is D1max, the second duty ratio is nIdR + (n + 1) Es-Vd
Since the function is set to + n (1-D1max) Vd, a dynamic control range of the non-commutation current control corresponding to the variation or change of the components can be secured, and more suitable control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1によるブラシレスモ
ータの駆動制御装置を示すシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a drive control device for a brushless motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 各部の電気信号波形図である。FIG. 2 is an electric signal waveform diagram of each part.

【図3】 ステップと通電率並びにFB電流選択の例を
示す表である。
FIG. 3 is a table showing examples of steps, duty ratios, and FB current selection.

【図4】 駆動制御装置の制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram of a drive control device.

【図5】 ステップと通電率並びにFB電流選択の例を
示す表である。
FIG. 5 is a table showing examples of steps, duty ratios, and FB current selection.

【図6】 駆動制御装置の動作を示す制御フローチャー
トである。
FIG. 6 is a control flowchart showing an operation of the drive control device.

【図7】 この発明の実施の形態2による駆動制御装置
の動作を示す制御フローチャートである。
FIG. 7 is a control flowchart showing an operation of the drive control device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】 D1maxとD1との関係を示す図である。8 is a diagram showing the relationship between D1max and D 1.

【図9】 この発明の実施の形態3による駆動制御装置
の動作を示す制御フローチャートである。
FIG. 9 is a control flowchart showing an operation of the drive control device according to the third embodiment of the present invention.

【図10】 従来のブラシレスモータの駆動制御装置を
示す制御ブロック図である。
FIG. 10 is a control block diagram showing a conventional brushless motor drive control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ブラシレスモータ、3 駆動コイル、4a,4b,
4c 位置検出器、5直流電源、6u,6w 電流検出
器、10 モータ発電電圧計算手段、Q1〜Q6 スイッ
チング素子。
1 brushless motor, 3 drive coils, 4a, 4b,
4c position detector, 5 the DC power supply, 6u, 6w current detector, 10 a motor generated voltage calculating unit, Q 1 to Q 6 switching elements.

フロントページの続き Fターム(参考) 5H560 BB04 BB12 DA02 DA19 DC12 EB01 GG04 RR01 SS01 UA05 XA02 XA12 5H570 BB07 CC01 DD04 GG01 HA08 HB03 HB16 JJ03 KK06 LL02 LL15 Continuation of the front page F term (reference) 5H560 BB04 BB12 DA02 DA19 DC12 EB01 GG04 RR01 SS01 UA05 XA02 XA12 5H570 BB07 CC01 DD04 GG01 HA08 HB03 HB16 JJ03 KK06 LL02 LL15

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源の正極と負極の間に直列に接続
した複数のスイッチング素子と、このスイッチング素子
の接続点とブラシレスモータとを接続し、当該接続路を
流れる電流を検出する電流検出器と、このブラシレスモ
ータの磁極位置を検出する位置検出器と、上記ブラシレ
スモータの駆動コイルに発生する1相当たりの誘起電圧
を算出するモータ発電電圧計算手段と、上記位置検出器
から得た位置検出信号に基づいて、上記スイッチング素
子を選択的に通電する駆動信号発生手段と、上記電流検
出器により検出された検出電流に基づくフィードバック
電流と目標電流が一致するように上記駆動信号発生手段
の出力たる第1通電率を演算する第1演算手段と、上記
直流電源の電圧と上記モータ発電電圧計算手段の出力と
上記目標電流に基づき、上記ブラシレスモータの中立点
電位変動を少なくするように、転流電流がゼロとなる相
に接続された上記スイッチング素子に対する第2通電率
を演算する第2演算手段と、上記第2通電率に基づき上
記第1通電率を補正する補正手段とを有することを特徴
とするブラシレスモータの駆動制御装置。
1. A current detector for connecting a plurality of switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, a connection point of the switching elements and a brushless motor, and detecting a current flowing through the connection path. A position detector for detecting a magnetic pole position of the brushless motor, a motor generation voltage calculating means for calculating an induced voltage per phase generated in a drive coil of the brushless motor, and a position detection obtained from the position detector A drive signal generating means for selectively energizing the switching element based on the signal; and an output of the drive signal generating means such that a target current matches a feedback current based on a detection current detected by the current detector. First calculating means for calculating a first duty ratio; and a voltage of the DC power supply, an output of the motor power generation voltage calculating means, and the target current. A second calculating means for calculating a second duty ratio for the switching element connected to the phase where the commutation current is zero, so as to reduce a neutral point potential fluctuation of the brushless motor; And a correction means for correcting the first duty ratio based on the following.
【請求項2】 回路をn相とし、1相当たりの回路抵抗
をR、目標電流をId、電源電圧をVd、1相当たりの
発電電圧をEsとしたとき、第2通電率はnId・R+
(n+1)Es−Vdの関数であることを特徴とする請求
項1記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
When the circuit has n phases, the circuit resistance per phase is R, the target current is Id, the power supply voltage is Vd, and the power generation voltage per phase is Es, the second duty ratio is nId · R +
2. The brushless motor drive control device according to claim 1, wherein the drive control device is a function of (n + 1) Es-Vd.
【請求項3】 回路をn相とし、1相当たりの回路抵抗
をR、目標電流をId、電源電圧をVd、1相当たりの
発電電圧をEs、上記目標電流Idとフィードバック電
流Isとの偏差を上記目標電流Idで除算した値に比例
した回路抵抗補正量をY5としたとき、第2通電率は
nId(R+Y5)+(n+1)Es−Vdの関数であるこ
とを特徴とする請求項1記載のブラシレスモータの駆動
制御装置。
3. The circuit has n phases, R is the circuit resistance per phase, Id is the target current, Vd is the power supply voltage, Es is the power generation voltage per phase, and the deviation between the target current Id and the feedback current Is. when was the circuit resistance correction amount Y 5 in proportion to a value obtained by dividing the target current Id, second energization rate
nId (R + Y 5) + (n + 1) brushless motor drive control device according to claim 1 which is a function of Es-Vd.
【請求項4】 第1通電率が所定の最大値以下になるよ
うに、転流電流がゼロとなる相に接続されたスイッチン
グ素子に対する第2通電率を演算することを特徴とする
請求項1記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
4. The method according to claim 1, wherein the second duty ratio for the switching element connected to the phase where the commutation current is zero is calculated so that the first duty ratio is equal to or less than a predetermined maximum value. A drive control device for a brushless motor according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 最大値は第1通電率の関数であることを
特徴とする請求項4記載のブラシレスモータの駆動制御
装置。
5. The drive control device for a brushless motor according to claim 4, wherein the maximum value is a function of the first duty ratio.
【請求項6】 回路をn相とし、1相当たりの回路抵抗
をR、目標電流をId、電源電圧をVd、1相当たりの
発電電圧をEs、最大値をD1maxとしたとき、第2通
電率は nId・R+(n+1)Es−Vd+n(1−D
1max)Vdの関数であることを特徴とする請求項4又は
請求項5記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
6. When the circuit has n phases, the circuit resistance per phase is R, the target current is Id, the power supply voltage is Vd, the power generation voltage per phase is Es, and the maximum value is D1max. The rate is nId · R + (n + 1) Es−Vd + n (1-D
6. The brushless motor drive control device according to claim 4, wherein the drive control device is a function of 1max) Vd.
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