JP2004254467A - Device and method for motor drive control - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の駆動を制御する電動機駆動制御装置及び電動機駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ブラシレスモータ等の電動機を駆動する際には、回転子の位置検出用の位置検出センサを電動機に備え、該位置検出センサの出力する信号を、電動機の回転数を示す信号へ変換すると共に、目標とする回転数との差分から、電動機の回転数を制御するための制御信号を生成することにより、電動機の回転数を目標の回転数に制御する。このような電動機の回転制御を行う制御装置では、求められた電動機の回転数が目標回転数となるように、制御回路が生成するパルス幅変調波形信号(PWM波形信号)のデューティ比を変更し、インバータ回路を介して電動機の回転数を制御する。また、このように位置検出センサの出力する信号を、電動機の回転数を示す信号へ変換して利用するような場合、位置検出センサの出力する信号にはノイズが重畳されているため、これらを除去するためのフィルタが必要となる(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
また、このような電動機の回転制御を行う制御装置では、制御回路が出力するパルス幅変調波形信号が停止した場合に備えて、該パルス幅変調波形信号を監視し、パルス幅変調波形信号が停止した場合には、別途設けた発振回路の出力により電動機を駆動し、電動機の回転を継続させる技術もある(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−78881号公報
【特許文献2】
特許第3029535号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の制御装置では、位置検出センサの出力する信号に対してフィルタリングを行い、信号に重畳されたノイズを除去することで、正確に位置検出センサの出力する信号を、電動機の回転数を示す信号へ変換することができるものの、フィルタを介して信号を伝送するために制御遅延が発生し、パルス幅変調波形信号の更新が、検出された回転子の位置とは異なる位置で発生するため、回転子に無用な磁界が印加されることとなり、電動機の効率を悪化させるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、電動機の回転数制御において、回転子の位置を検出する位置検出センサの出力信号にノイズが重畳されても、制御遅延を発生させずに安定した電動機制御を行う電動機駆動制御装置及び電動機駆動制御方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明に係る電動機駆動制御装置は、回転子の位置検出センサ(例えば実施の形態の回転子位置センサ21)を備えると共に、インバータ回路(例えば実施の形態のインバータ回路3)が出力する交流電圧により駆動される電動機(例えば実施の形態の電動機2)を制御するための電動機駆動制御装置であって、前記位置検出センサから前記回転子の位置情報を取得すると共に、該位置情報の変化時に取得した前記位置情報の信号パターンを変化時位置情報とする位置情報取得手段(例えば実施の形態の位置情報取得部11)と、所定の条件を満たす前記位置情報の信号パターンを、確定時位置情報として保存する確定時位置情報保存手段(例えば実施の形態の確定時位置情報保存部13)と、前記変化時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する変化時位置情報判定手段(例えば実施の形態の変化時位置情報判定部14)と、今回確定された確定時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する確定時位置情報判定手段(例えば実施の形態の確定時位置情報判定部15)と、前回確定された確定時位置情報に対して前記変化時位置情報が、前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合と、前回確定された確定時位置情報に対して今回確定された確定時位置情報が、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合に、前記インバータ回路に対する制御信号を更新する制御信号出力手段(例えば実施の形態の制御信号出力部16)とを備えたことを特徴とする。
【0008】
以上の構成を備えた電動機駆動制御装置は、変化時位置情報判定手段、あるいは確定時位置情報判定手段が、位置情報取得手段の取得した今回の変化時位置情報と前回の確定時位置情報、及び確定時位置情報保存手段の保存した今回の確定時位置情報と前回の確定時位置情報とをそれぞれ比較する。そして制御信号出力手段は、どちらか一方でも電動機の回転子の回転方向に連続する信号パターンであった場合には、インバータ回路に対する制御信号を更新する。また、今回の確定時位置情報と前回の確定時位置情報とが同一の場合も制御信号出力手段はインバータ回路に対する制御信号を更新する。これにより、位置情報の変化時に回転子の回転方向に連続する信号パターンを取得できた場合には、まずインバータ回路に対する制御信号を更新する。次に、今回確定した位置情報が、前回の確定時位置情報と同一、もしくは回転子の回転方向に連続する信号パターンであった場合には、再度インバータ回路に対する制御信号を更新するので、もし最初の更新において誤った制御信号が出力されても、次の更新において制御信号は正しいものとなる。
【0009】
請求項2の発明に係る電動機駆動制御装置は、請求項1に記載の電動機駆動制御装置において、前記確定時位置情報保存手段は、前記位置情報取得手段により同一信号パターンの前記位置情報が所定時間毎に所定回数連続して取得された場合に、該信号パターンを前記確定時位置情報として保存することを特徴とする。
以上の構成を備えた電動機駆動制御装置は、所定時間毎に複数回同じ信号が検出できたか否かを検査することで、位置検出センサの出力信号に重畳されたノイズに影響されることなく、位置情報の信号パターンを正しく確定することができる。
【0010】
請求項3の発明に係る電動機駆動制御装置は、請求項1、または請求項2に記載の電動機駆動制御装置において、前記位置情報取得手段が、電源投入時のリセット処理後、もしくは前記電動機の停止中における起動信号の入力時に、前記位置情報の取得を開始することを特徴とする。
以上の構成を備えた電動機駆動制御装置は、電動機が動作している間のみ、回転子の位置情報を取得することができる。
【0011】
請求項4の発明に係る電動機駆動制御装置は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の電動機駆動制御装置において、前記確定時位置情報判定手段により、前回確定された確定時位置情報に対して今回確定された確定時位置情報は、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンではないと判定された場合、前記位置検出センサを異常であると判定するセンサ出力判定手段(例えば実施の形態のセンサ出力判定部17)を備えたことを特徴とする。
以上の構成を備えた電動機駆動制御装置は、配線等を含む位置検出センサの異常を判断することができる。
【0012】
請求項5の発明に係る電動機駆動制御装置は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の電動機駆動制御装置において、前記確定時位置情報判定手段が、前記確定時位置情報について前記位置検出センサの出力として正しい信号パターンであるか否かを判定する手段を更に備え、前記確定時位置情報判定手段により、前記確定時位置情報は前記位置検出センサの出力として正しい信号パターンではないと判定された場合、前記センサ出力判定手段が前記位置検出センサを異常であると判定することを特徴とする。
以上の構成を備えた電動機駆動制御装置は、配線等を含む位置検出センサの異常を判断することができる。
【0013】
請求項6の発明に係る電動機駆動制御方法は、回転子の位置検出センサを備えると共に、インバータ回路が出力する交流電圧により駆動される電動機を制御するための電動機駆動制御方法であって、前記位置検出センサから前記回転子の位置情報を取得すると共に、該位置情報の変化時に取得した前記位置情報の信号パターンを変化時位置情報とする位置情報取得処理と、所定の条件を満たす前記位置情報の信号パターンを、確定時位置情報として保存する確定時位置情報保存処理と、前記変化時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する変化時位置情報判定処理と、今回確定された確定時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する確定時位置情報判定処理と、前回確定された確定時位置情報に対して前記変化時位置情報が、前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合と、前回確定された確定時位置情報に対して今回確定された確定時位置情報が、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合に、前記インバータ回路に対する制御信号を更新する制御信号出力処理とを含むことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態の電動機駆動制御装置を示すブロック図である。
図1において、符号1は、本実施の形態の電動機駆動制御装置の制御部である。制御部1は、電動機2を駆動するためのインバータ回路3にパルス幅変調波形信号(PWM波形信号)を出力する。ここで、電動機2は、例えば3相制御の誘導電動機や直流ブラシレスモータであって、電動機2の回転子の位置を測定する回転子位置センサ21を備え、回転子位置センサ21は、電動機2の回転子の位置情報を制御部1へ出力する。また、インバータ回路3は、例えば6個のスイッチング素子を電源4の正負両端子間に2個ずつブリッジ接続して構成される回路であって、電源4から供給された直流電圧を、制御部1から入力されたパルス幅変調波形信号に基づく交流電圧に変換し、電動機2を駆動する。
【0015】
また、制御部1は、回転子位置センサ21から電動機2の回転子の位置情報を取得すると共に、該位置情報の変化時に取得した前記位置情報の信号パターンを変化時位置情報とする位置情報取得部11と、所定の条件を満たす位置情報の信号パターンを、確定時位置情報として確定し、保存する確定時位置情報保存部13とを備えている。なお、確定時位置情報保存部13が位置情報の示す信号パターンを確定する条件については、詳細を後述する。
【0016】
また、制御部1は、今回取得された変化時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する変化時位置情報判定部14と、今回確定・保存された確定時位置情報が回転子位置センサ21の出力として正しい(あり得る)信号パターンか否かを判定すると共に、今回確定・保存された確定時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が同一もしくは回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する確定時位置情報判定部15とを備えている。
【0017】
更に、制御部1は、前回確定・保存された確定時位置情報に対して変化時位置情報が、電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合と、前回確定・保存された確定時位置情報に対して今回確定・保存された確定時位置情報が、同一もしくは回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合に、インバータ回路3に対する制御信号を更新する制御信号出力部16を備えている。
【0018】
また、前回確定・保存された確定時位置情報に対して今回確定・保存された確定時位置情報が、同一もしくは回転子の回転方向に連続する信号パターンではないと判定された場合、あるいは今回確定・保存された確定時位置情報が回転子位置センサ21の出力として正しい信号パターンではない(回転子位置センサ21の出力としてあり得ない信号パターンであって、信号パターンとして正しくない)と判定された場合に、回転子位置センサ21は異常であると判定するセンサ出力判定部17も備えている。
【0019】
また、制御部1は、確定時位置情報または変化時位置情報について、起動時位置情報確定・保存済みか否か、すなわち確定時位置情報または変化時位置情報が、起動時における信号パターンか、それとも起動時位置情報を確定した後の信号パターンであるかを判定する起動時位置情報確定済み判定部18と、もし、確定時位置情報または変化時位置情報が、起動時位置情報を確定した後の信号パターンではなく、起動時における信号パターンである場合、起動時位置情報の確定を行う起動時位置情報確定部19とを備えている。
【0020】
また、回転子位置センサ21について説明すると、回転子位置センサ21は、例えば3相制御の電動機2に対応してUセンサ、Vセンサ、Wセンサの3個のセンサを備えており、それぞれの出力に対応して電動機2の回転子の6通りの位置を検出することができる。この回転子位置センサ21が出力する6通りの信号パターンをホールパターン番号を付与して識別すると、回転子位置センサ21からは、以下の表1に示すような値が出力される。また、その出力順序は、電動機2の回転子の回転に合わせて、図2に示すように、ホールパターン番号0、1、2、3、4、5の順に出力されると共に、ホールパターン番号5の信号の次にはホールパターン番号0の信号が出力され、このパターンで繰り返し出力される。
【0021】
【表1】
【0022】
更に、3相制御の電動機2を駆動するインバータ回路3を構成する2個ずつブリッジ接続された6個のスイッチング素子を、それぞれ「upperU」、「lowerU」、「upperV」、「lowerV」、「upperW」、「lowerW」とすると、電動機2を回転制御するためには、回転子位置センサ21のUセンサ、Vセンサ、Wセンサの各出力に対して、6個のスイッチング素子「upperU」、「lowerU」、「upperV」、「lowerV」、「upperW」、「lowerW」を、以下の表2に示すように制御する必要がある。また、回転子位置センサ21の出力に対して、6個のスイッチング素子の制御を更新する位置は、図3に示すように、回転子位置センサ21の出力が変化する位置が理想的である。
【0023】
【表2】
【0024】
次に、本実施の形態の電動機駆動制御装置の動作について、図面を参照して説明する。図4及び図5は、本実施の形態の電動機駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
図4において、まず制御部1の位置情報取得部11は、電源投入後のリセット信号が解除されたか否かを判定し(ステップS1)、リセット信号が解除されるのを待つ(ステップS1のNO)。
そして、位置情報取得部11は、電源投入後のリセット信号が解除されたら(ステップS1のYES)、次に電動機2の起動信号が入力されたか否かを判定し(ステップS2)、起動信号が入力されるのを待つ(ステップS2のNO)。
【0025】
次に、電動機2の起動信号が入力されたら(ステップS2のYES)、位置情報取得部11は、回転子位置センサ21の出力する位置情報(出力信号)の1回目の情報(センサパターン1)を取得する(ステップS3)。
次に、位置情報取得部11は、カウンタを”1”にリセットする(ステップS4)と同時に、タイマをスタートする(ステップS5)。
【0026】
次に、位置情報取得部11は、スタートさせたタイマにより、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS6)。
もし、ステップS6において、所定時間が経過していた場合(ステップS6のYES)、位置情報取得部11は、回転子位置センサ21の出力する位置情報(出力信号)の2回目の情報(センサパターン2)を取得する(ステップS7)。なお、位置情報(出力信号)の2回目の情報(センサパターン2)を既に取得している場合は、回転子位置センサ21の出力する位置情報(出力信号)の3回目の情報(センサパターン3)を取得する。
【0027】
次に、位置情報取得部11は、カウンタを”1”増加させる(ステップS8)。
そして、位置情報取得部11は、カウンタが所定値に達したか否かを判定する(ステップS9)。
もし、ステップS9において、カウンタが所定値に達していない場合(ステップS9のNO)、位置情報取得部11は、改めてタイマをスタートさせ(ステップS10)、ステップS6へ戻り、上述の動作を繰り返す。
また、ステップS9において、カウンタが所定値に達していた場合(ステップS9のYES)、確定時位置情報保存部13は、位置情報取得部11が取得した位置情報を確定し、確定時位置情報としてこれを保存する(ステップS11)。
【0028】
そして、確定時位置情報判定部15は、今回確定・保存された確定時位置情報が、正しい(あり得る)信号パターンであるか否か(信号パターンの内容は表1に示す正しいパターンか否か)を判定する(ステップS12)。
もし、今回確定・保存された確定時位置情報が、正しい信号パターンである場合(ステップS12のYES)、起動時位置情報確定済み判定部18は、今回確定・保存された確定時位置情報について、起動時位置情報確定・保存済みか否か(起動時における信号パターンか、それとも起動時位置情報を確定した後の信号パターンであるか)を判定する(ステップS13)。
【0029】
ここで、ステップS13において、起動時位置情報確定・保存済みである場合(ステップS13のYES)、確定時位置情報判定部15は、今回確定・保存された確定時位置情報が起動時における信号パターンではなく、起動時位置情報を確定した後の信号パターンであるとして、今回確定・保存された確定時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が同一、または電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否か(信号パターンの連続性は図2に示す通りに正しいか否か)を判定する(ステップS14)。
【0030】
また、ステップS14において、今回確定・保存された確定時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が同一、または電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンである場合(ステップS14のYES)、制御信号出力部16は、インバータ回路3に対する制御信号を更新する(ステップS15)。なお、起動時においては、制御信号出力部16は、インバータ回路3に対する制御信号を出力する。
【0031】
また、ステップS13において、起動時位置情報確定済みでない場合(ステップS13のNO)、起動時位置情報確定部19は、今回確定・保存された確定時位置情報が起動時位置情報を確定した後の信号パターンではなく、起動時における信号パターンであるとして、今回確定・保存された確定時位置情報について、起動時位置情報の確定を行い(ステップS16)、ステップS15へ進む。
【0032】
なお、ステップS12において、今回確定・保存された確定時位置情報が、正しい信号パターンではない場合(ステップS12のNO)、あるいはステップS14において、今回確定・保存された確定時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が同一、または電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンでない場合(ステップS14のNO)、センサ出力判定部17は、回転子位置センサ21の異常と判定し(ステップS17)、制御部1は電動機2の回転制御を終了する。
【0033】
一方、図5において、位置情報取得部11は、制御信号を出力または更新したら、回転子位置センサ21の出力する位置情報の信号パターンが変化したか否かを判定する(ステップS18)。
もし、ステップS18において、回転子位置センサ21の出力する位置情報の信号パターンが変化していた場合(ステップS18のYES)、位置情報取得部11は、回転子位置センサ21の出力する位置情報(出力信号)の1回目の情報(パターン1)を取得し、変化時位置情報とする(ステップS19)。
次に、位置情報取得部11は、カウンタを”1”にリセットする(ステップS20)と同時に、タイマをスタートする(ステップS21)。
【0034】
そして、起動時位置情報確定済み判定部18は、今回取得した変化時位置情報について、起動時位置情報確定済みか否かを判定する(ステップS22)。
もし、ステップS22において、起動時位置情報確定済みである場合(ステップS22のYES)、変化時位置情報判定部14は、今回取得した変化時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否か(信号パターンの連続性は図2に示す通りに正しいか否か)を判定する(ステップS23)。
【0035】
また、ステップS23において、今回取得した変化時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンである場合(ステップS23のYES)、制御信号出力部16は、インバータ回路3に対する制御信号を更新する(ステップS24)。
そして、ステップS6へ戻り、上述の動作を繰り返す。
【0036】
一方、ステップS18において、回転子位置センサ21の出力する位置情報の信号パターンが変化していない場合(ステップS18のNO)、位置情報取得部11は、タイマ動作中か否かを判定し(ステップS25)、タイマが動作中でない場合(ステップS25のNO)、ステップS18へ戻り、上述の動作を繰り返す。
また、ステップS25において、タイマが動作中である場合(ステップS25のYES)、位置情報取得部11は、ステップS6へ戻り、上述の動作を繰り返す。
【0037】
なお、上述のステップS6において、所定時間が経過していない場合(ステップS6のNO)、位置情報取得部11は、ステップS18へ進み、回転子位置センサ21の出力する位置情報の信号パターンが変化するか否かの監視を行い、ステップS18以降の動作を実行する。
【0038】
以上の動作を更に図6に示す模式図を用いて説明する。なお、図6に示す例では、上述の位置情報取得部11のタイマの時間(図4のステップS6における所定時間)を”50[μsec]”、カウンタの所定値(図4のステップS9における所定値)を”3”とした場合の動作である。また、回転子位置センサ21のUセンサ、Vセンサ、Wセンサがそれぞれ出力する信号が、ホールパターン番号2からホールパターン番号3へ変化する場合であって、Uセンサの信号にノイズが重畳された場合の動作を示す。
【0039】
まず、Uセンサの信号が、時刻t1において、”0”から”1”に変化すると、位置情報取得部11は、カウンタを”1”にリセットすると同時に、タイマを再スタートし、この信号パターンをセンサパターン1とする。
また、位置情報取得部11によるタイマが”50[μsec]”経過した時刻t2において、この時各センサの信号に変化がなければ、位置情報取得部11は、2回目の位置情報(センサパターン2)を取得し、カウンタを”1”増加すると共に、カウンタが所定値”3”に達していなければ、タイマを再スタートし、タイマが”50[μsec]”経過するのを待つ。
【0040】
ところが、位置情報取得部11によるタイマが次の”50[μsec]”を計時する前に、時刻t3において、Uセンサの信号にノイズが重畳され、ノイズの立ち下がりで信号が”1”から”0”に変化すると、位置情報取得部11は、1回目の位置情報(センサパターン1)を取得し、更にカウンタを”1”にリセットすると共に、タイマを再スタートする。
【0041】
そして、変化時位置情報判定部14が、今回取得された変化時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンである場合、この時点で一度制御信号出力部16によるインバータ回路3に対する制御信号が更新される。更に、ノイズの立ち上がりである時刻t4も同様の処理が実行される。
制御部1では、この時刻t3における回転子位置センサ21の出力に基づいて制御信号を更新しても、時刻t6においてすぐに正常な制御信号に戻すことができる。
【0042】
更に、時刻t5においてセンサパターン2を取得し、更に位置情報取得部11によるタイマが次の”50[μsec]”を計時すると、タイマが”50[μsec]”経過した時刻t6において、この時各センサの信号に変化がなければ、位置情報取得部11は、3回目の位置情報(センサパターン3)を取得し、カウンタを”1”増加すると共に、カウンタが所定値”3”に達するので、このセンサパターン3を確定時位置情報として保存する。
【0043】
そして、確定時位置情報判定部15が、確定時位置情報を回転子位置センサ21の出力として正しいと判定し、更に確定時位置情報判定部15が、今回確定・保存された確定時位置情報と前回確定・保存された確定時位置情報とを比較し、両者が同一であるか、あるいは電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンである場合、この時点で一度制御信号出力部16によるインバータ回路3に対する制御信号が更新されるので、もし時刻t3における制御信号の更新が誤りであったとしても、時刻t4で正常な信号パターンに戻った100[μsec]後の時刻t6において、正確な制御信号の更新を実行することができる。
【0044】
以上説明したように、本実施の形態の電動機駆動制御装置によれば、変化時位置情報判定部14、あるいは確定時位置情報判定部15において、今回の変化時位置情報と前回の確定時位置情報、及び今回の確定時位置情報と前回の確定時位置情報とをそれぞれ比較し、どちらか一方でも電動機2の回転子の回転方向に連続する信号パターンであった場合には、制御信号出力部16はインバータ回路3に対する制御信号を更新する。また、今回の確定時位置情報と前回の確定時位置情報とが同一の場合も制御信号出力部16はインバータ回路3に対する制御信号を更新する。これにより、位置情報の変化時に正当な信号パターンを取得できた場合には、まずインバータ回路3に対する制御信号を更新する。次に、確定した位置情報が正当な信号パターンであった場合には、再度インバータ回路3に対する制御信号を更新するので、もし最初の更新において誤った制御信号が出力されても、次の更新において制御信号は正しいものとなる。
【0045】
また、確定時位置情報保存部13は、同一信号パターンの位置情報が所定時間毎に所定回数連続して取得された場合に、該信号パターンを前記位置情報が示す正しい信号パターンとして確定することで、回転子位置センサ21の出力信号に重畳されたノイズに影響されることなく、位置情報の信号パターンを効率良く、かつ正しく確定することができる。
【0046】
更に、確定時位置情報判定部15、センサ出力判定部17により、前回確定・保存された確定時位置情報に対して今回確定・保存された確定時位置情報が、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンではなかった場合、あるいは今回確定・保存された確定時位置情報が、位置検出センサの出力として正しくない(あり得ない)信号パターンであった場合に、回転子位置センサ21は異常であると判定することで、制御に対する信頼性を高めることができる。
【0047】
従って、回転子位置センサ21の出力する信号に対して、重畳されたノイズの除去処理を行うことによる制御遅延の発生を抑制し、正確に回転子位置センサ21の出力する信号を電動機2の回転数を示す信号へ変換すると共に、パルス幅変調波形信号の更新を、検出された回転子の位置に対応する適切な位置で行い、電動機2の効率を悪化させずに安定した電動機制御を行う電動機駆動制御装置を実現することができるという効果が得られる。
【0048】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、今回の変化時位置情報と前回の確定時位置情報、または今回の確定時位置情報と前回の確定時位置情報のどちらか一方でも電動機の回転子の回転方向に連続する信号パターンであった場合には、インバータ回路に対する制御信号を更新する。また、今回の確定時位置情報と前回の確定時位置情報とが同一の場合もインバータ回路に対する制御信号を更新する。これにより、位置情報の変化時に正当な信号パターンを取得できた場合には、まずインバータ回路に対する制御信号を更新する。次に、確定した位置情報が正当な信号パターンであった場合には、再度インバータ回路に対する制御信号を更新し、もし最初の更新において誤った制御信号が出力されても、次の更新において制御信号を修正する。
【0049】
また、同一信号パターンの位置情報が所定時間毎に所定回数連続して取得された場合に、該信号パターンを前記位置情報が示す正しい信号パターンとして確定することで、位置情報の信号パターンを効率良く、かつ正しく確定することができる。更に、前回の確定時位置情報に対して今回の確定時位置情報が、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンではなかった場合、あるいは今回の確定時位置情報が、位置検出センサの出力として正しくない(あり得ない)信号パターンであった場合に、位置検出センサは異常であると判定することで、制御に対する信頼性を高めることができる。
【0050】
従って、位置検出センサの出力する信号に対して、重畳されたノイズの除去処理を行うことによる制御遅延の発生を抑制し、正確に位置検出センサの出力する信号を電動機の回転数を示す信号へ変換すると共に、パルス幅変調波形信号の更新を、検出された回転子の位置に対応する適切な位置で行い、電動機の効率を悪化させずに安定した電動機制御を行う電動機駆動制御装置を実現することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電動機駆動制御装置を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態の電動機駆動制御装置が制御する電動機に備えられた回転子位置センサの出力信号を示す図である。
【図3】同実施の形態の電動機駆動制御装置が制御する電動機に備えられた回転子位置センサの出力タイミングを示す図である。
【図4】同実施の形態の電動機駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】同実施の形態の電動機駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】同実施の形態の電動機駆動制御装置の動作を示す模式図である。
【符号の説明】
1 制御部
2 電動機
3 インバータ回路
4 電源
11 位置情報取得部
13 確定時位置情報保存部
14 変化時位置情報判定部
15 確定時位置情報判定部
16 制御信号出力部
17 センサ出力判定部
18 起動時位置情報確定済み判定部
19 起動時位置情報確定部
21 回転子位置センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive control device and a motor drive control method for controlling driving of a motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when driving a motor such as a brushless motor, a position detection sensor for detecting the position of a rotor is provided in the motor, and a signal output from the position detection sensor is converted into a signal indicating the number of rotations of the motor. By generating a control signal for controlling the rotation speed of the electric motor from the difference from the target rotation speed, the rotation speed of the electric motor is controlled to the target rotation speed. In such a control device for controlling the rotation of the motor, the duty ratio of the pulse width modulation waveform signal (PWM waveform signal) generated by the control circuit is changed so that the obtained rotation speed of the motor becomes the target rotation speed. , And controls the number of revolutions of the electric motor via the inverter circuit. Further, in the case where the signal output from the position detection sensor is converted into a signal indicating the number of rotations of the electric motor and used as described above, noise is superimposed on the signal output from the position detection sensor. A filter for removal is required (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Also, in such a control device for controlling the rotation of the electric motor, the pulse width modulation waveform signal is monitored and the pulse width modulation waveform signal is stopped in case the pulse width modulation waveform signal output from the control circuit stops. In such a case, there is a technique in which the motor is driven by the output of a separately provided oscillation circuit to continue the rotation of the motor (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-78881
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3029535
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional control device, the signal output from the position detection sensor is filtered to remove the noise superimposed on the signal, thereby accurately outputting the signal output from the position detection sensor to the rotation speed of the electric motor. Although the signal can be converted to the indicated signal, a control delay occurs due to transmission of the signal through the filter, and the update of the pulse width modulation waveform signal occurs at a position different from the detected position of the rotor. However, there is a problem that an unnecessary magnetic field is applied to the rotor, thereby deteriorating the efficiency of the motor.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and in controlling the rotation speed of an electric motor, even if noise is superimposed on an output signal of a position detection sensor that detects a position of a rotor, it is stable without generating a control delay. It is an object to provide a motor drive control device and a motor drive control method for performing the above-described motor control.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an electric motor drive control device according to the invention of
[0008]
In the motor drive control device having the above-described configuration, the change-time position information determination means or the determination-time position information determination means obtains the current change-time position information and the previous determination-time position information acquired by the position information acquisition means, and The current determined position information stored by the determined position information storage unit is compared with the previous determined position information. Then, the control signal output means updates the control signal for the inverter circuit when either one of the signal patterns is continuous in the rotation direction of the rotor of the electric motor. The control signal output means also updates the control signal for the inverter circuit when the current fixed position information and the previous fixed position information are the same. Thus, when a signal pattern that is continuous in the rotation direction of the rotor can be obtained when the position information changes, the control signal for the inverter circuit is updated first. Next, if the position information determined this time is the same as the position information at the time of the previous determination or a signal pattern continuous in the rotation direction of the rotor, the control signal for the inverter circuit is updated again. Even if an erroneous control signal is output in the update of, the control signal will be correct in the next update.
[0009]
A motor drive control device according to a second aspect of the present invention is the motor drive control device according to the first aspect, wherein the position information storage unit at the time of confirmation is configured such that the position information of the same signal pattern is stored for a predetermined time by the position information acquisition unit. The signal pattern is stored as the fixed-time position information when the signal pattern is continuously acquired a predetermined number of times.
The motor drive control device having the above configuration inspects whether the same signal has been detected a plurality of times at predetermined time intervals, without being affected by noise superimposed on the output signal of the position detection sensor. The signal pattern of the position information can be correctly determined.
[0010]
A motor drive control device according to a third aspect of the present invention is the electric motor drive control device according to the first or second aspect, wherein the position information obtaining means performs a reset process at power-on or a stop of the motor. The acquisition of the position information is started when a start signal is input during the operation.
The motor drive control device having the above configuration can acquire the position information of the rotor only while the motor is operating.
[0011]
A motor drive control device according to a fourth aspect of the present invention is the motor drive control device according to any one of the first to third aspects, wherein the fixed-time position information determination means uses the fixed-time position information determined last time. On the other hand, if it is determined that the determined position information determined this time is not the same or a signal pattern that is continuous in the rotation direction of the rotor, a sensor output determination unit that determines that the position detection sensor is abnormal (for example, It is characterized by including the sensor output determination unit 17) of the embodiment.
The motor drive control device having the above configuration can determine the abnormality of the position detection sensor including the wiring and the like.
[0012]
A motor drive control device according to a fifth aspect of the present invention is the motor drive control device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fixed-position information determining means detects the position of the fixed-position information. It further comprises means for determining whether or not the output of the sensor is a correct signal pattern, and the determined position information determining means determines that the determined position information is not a correct signal pattern as the output of the position detection sensor. In this case, the sensor output determination means determines that the position detection sensor is abnormal.
The motor drive control device having the above configuration can determine the abnormality of the position detection sensor including the wiring and the like.
[0013]
A motor drive control method according to a sixth aspect of the present invention is a motor drive control method for controlling a motor that is provided with a rotor position detection sensor and is driven by an AC voltage output from an inverter circuit. While acquiring the position information of the rotor from the detection sensor, a position information acquisition process that uses a signal pattern of the position information acquired when the position information changes as position information at the time of change, and a position information acquisition process that satisfies a predetermined condition. A signal pattern, a fixed position information storing process for storing as fixed position information, a comparison between the change position information and the fixed position information previously determined, and both of the signals are continuous in the rotation direction of the rotor. The change-time position information determination processing for determining whether the pattern is a pattern, and comparing the currently determined final position information with the previously determined final position information, Determined position information determination processing for determining whether the signal pattern is the same or continuous in the rotation direction of the rotor, and the change position information is the rotor position information with respect to the previously determined determined position information. If the signal pattern is determined to be a signal pattern that is continuous in the rotation direction of the rotor, and the position information at the time of determination that is currently determined with respect to the position information at the time of determination that was previously determined, And a control signal output process for updating a control signal for the inverter circuit when the pattern is determined to be a pattern.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a motor drive control device according to one embodiment of the present invention.
In FIG. 1,
[0015]
In addition, the
[0016]
Further, the
[0017]
Further, the
[0018]
Also, if it is determined that the current determined / stored final position information is not the same or a continuous signal pattern in the rotation direction of the rotor with respect to the previous finalized / stored final position information, or -It is determined that the stored final position information is not a correct signal pattern as an output of the rotor position sensor 21 (a signal pattern that cannot be an output of the
[0019]
Further, the
[0020]
In addition, the
[0021]
[Table 1]
[0022]
Further, six switching elements, each of which is bridge-connected two by two, constituting an
[0023]
[Table 2]
[0024]
Next, the operation of the motor drive control device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 4 and 5 are flowcharts showing the operation of the motor drive control device according to the present embodiment.
In FIG. 4, first, the position
Then, when the reset signal after the power is turned on is released (YES in step S1), the position
[0025]
Next, when the start signal of the
Next, the position
[0026]
Next, the position
If the predetermined time has elapsed in step S6 (YES in step S6), the position
[0027]
Next, the position
Then, the position
If the counter has not reached the predetermined value in step S9 (NO in step S9), the position
When the counter has reached the predetermined value in step S9 (YES in step S9), the fixed-position
[0028]
Then, the fixed-position
If the currently determined / stored determined position information is a correct signal pattern (YES in step S12), the start-time position information determined
[0029]
Here, in step S13, when the start-time position information has been determined and stored (YES in step S13), the determined-position
[0030]
Further, in step S14, the currently determined / stored determined position information is compared with the previously determined / stored determined position information, and the signal patterns are the same or continuous in the rotation direction of the rotor of the
[0031]
If the start-time position information is not determined in step S13 (NO in step S13), the start-time position
[0032]
In step S12, if the current position information determined / stored is not a correct signal pattern (NO in step S12), or in step S14, the current position information determined / stored and the previous position information The stored position information is compared with the stored position information, and if the two are not the same or are not continuous signal patterns in the rotation direction of the rotor of the electric motor 2 (NO in step S14), the sensor
[0033]
On the other hand, in FIG. 5, after outputting or updating the control signal, the position
If the signal pattern of the position information output from the
Next, the position
[0034]
Then, the start-time position information finalized
If it is determined in step S22 that the start-time position information has been determined (YES in step S22), the change-time position
[0035]
Further, in step S23, the currently acquired change-time position information is compared with the previously-determined / stored confirmed-time position information, and if both are signal patterns that are continuous in the rotation direction of the rotor of the electric motor 2 (step S23). YES), the control
Then, the process returns to step S6 to repeat the above operation.
[0036]
On the other hand, in step S18, when the signal pattern of the position information output from the
If the timer is operating in step S25 (YES in step S25), the position
[0037]
If the predetermined time has not elapsed in step S6 (NO in step S6), the position
[0038]
The above operation will be further described with reference to the schematic diagram shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, the time of the timer (the predetermined time in step S6 in FIG. 4) of the above-described position
[0039]
First, when the signal of the U sensor changes from “0” to “1” at time t1, the position
At time t2 when the timer of the position
[0040]
However, before the timer of the position
[0041]
Then, the change-time position
Even if the
[0042]
Further, at time t5, the
[0043]
Then, the determined-position
[0044]
As described above, according to the motor drive control device of the present embodiment, the change-time position
[0045]
In addition, when the position information of the same signal pattern is obtained a predetermined number of times continuously at a predetermined time interval, the position
[0046]
Further, the determined position information determined this time is the same as the previously determined and stored determined position information by the determined position
[0047]
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of control delay caused by performing a process of removing superimposed noise on the signal output from the
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the rotation direction of the rotor of the electric motor is either one of the current position information at the time of change and the previous position information at the time of confirmation, or the current position information at the time of confirmation and the position information at the previous time. Is updated, the control signal for the inverter circuit is updated. Also, the control signal for the inverter circuit is updated when the current determined position information is the same as the previous determined position information. Thus, when a valid signal pattern can be obtained when the position information changes, the control signal for the inverter circuit is updated first. Next, if the determined position information is a valid signal pattern, the control signal for the inverter circuit is updated again. Even if an erroneous control signal is output in the first update, the control signal is output in the next update. To correct.
[0049]
Further, when the position information of the same signal pattern is continuously obtained a predetermined number of times at a predetermined time, the signal pattern is determined as a correct signal pattern indicated by the position information, so that the signal pattern of the position information can be efficiently obtained. , And can be determined correctly. Further, when the current determined position information is not the same or a continuous signal pattern in the rotation direction of the rotor with respect to the previous determined position information, or the current determined position information is If the signal pattern is incorrect (impossible) as an output, the position detection sensor determines that the signal is abnormal, thereby increasing the reliability of the control.
[0050]
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of control delay caused by performing a process of removing superimposed noise on the signal output from the position detection sensor, and to accurately convert the signal output from the position detection sensor into a signal indicating the rotation speed of the electric motor. A motor drive control device that performs the conversion and updates the pulse width modulated waveform signal at an appropriate position corresponding to the detected position of the rotor and performs stable motor control without deteriorating the efficiency of the motor is realized. The effect that it can be obtained is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a motor drive control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing output signals of a rotor position sensor provided in the electric motor controlled by the electric motor drive control device of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing output timings of a rotor position sensor provided in the electric motor controlled by the electric motor drive control device of the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of the motor drive control device of the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the motor drive control device of the embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an operation of the motor drive control device of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 control unit
2 Electric motor
3 Inverter circuit
4 Power supply
11 Location information acquisition unit
13 Location information storage unit when confirmed
14 Position information judgment part at the time of change
15 Position information judgment part at the time of confirmation
16 Control signal output section
17 Sensor output judgment section
18 Start-up location information determined completion judgment unit
19 Start-up position information determination section
21 Rotor position sensor
Claims (6)
前記位置検出センサから前記回転子の位置情報を取得すると共に、該位置情報の変化時に取得した前記位置情報の信号パターンを変化時位置情報とする位置情報取得手段と、
所定の条件を満たす前記位置情報の信号パターンを、確定時位置情報として保存する確定時位置情報保存手段と、
前記変化時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する変化時位置情報判定手段と、
今回確定された確定時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する確定時位置情報判定手段と、
前回確定された確定時位置情報に対して前記変化時位置情報が、前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合と、前回確定された確定時位置情報に対して今回確定された確定時位置情報が、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合に、前記インバータ回路に対する制御信号を更新する制御信号出力手段と
を備えたことを特徴とする電動機駆動制御装置。A motor drive control device for controlling a motor driven by an AC voltage output by an inverter circuit, including a rotor position detection sensor,
Position information obtaining means for obtaining the position information of the rotor from the position detection sensor, and using the signal pattern of the position information obtained when the position information changes as the change-time position information,
A signal pattern of the position information that satisfies a predetermined condition, a fixed position information storage unit that stores the fixed position information,
A change-time position information determining unit that compares the change-time position information and the previously-determined fixed-time position information and determines whether both are signal patterns that are continuous in the rotation direction of the rotor.
The determined position information is determined by comparing the determined position information determined this time with the determined position information determined last time to determine whether the two are the same or continuous signal patterns in the rotation direction of the rotor. Means,
When the position information at the time of change is determined to be a signal pattern that is continuous in the rotation direction of the rotor with respect to the position information at the time of last determination, Control signal output means for updating a control signal for the inverter circuit when the determined position information at the time of determination is determined to be the same or a signal pattern continuous in the rotation direction of the rotor. Characteristic motor drive control device.
ことを特徴とする請求項1、または請求項2に記載の電動機駆動制御装置。3. The method according to claim 1, wherein the position information acquisition unit starts acquiring the position information after a reset process at power-on or when a start signal is input while the motor is stopped. 4. An electric motor drive control device as described in the above.
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の電動機駆動制御装置。When the determined position information determining means determines that the determined position information determined this time with respect to the previously determined determined position information is not the same or a continuous signal pattern in the rotation direction of the rotor. 4. The motor drive control device according to claim 1, further comprising a sensor output determination unit that determines that the position detection sensor is abnormal.
前記確定時位置情報判定手段により、前記確定時位置情報は前記位置検出センサの出力として正しい信号パターンではないと判定された場合、前記センサ出力判定手段が前記位置検出センサを異常であると判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電動機駆動制御装置。The fixed-time position information determination means further includes means for determining whether the output of the position detection sensor is a correct signal pattern with respect to the fixed-time position information,
The sensor output determination unit determines that the position detection sensor is abnormal when the determined position information determination unit determines that the determined position information is not a correct signal pattern as an output of the position detection sensor. The motor drive control device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記位置検出センサから前記回転子の位置情報を取得すると共に、該位置情報の変化時に取得した前記位置情報の信号パターンを変化時位置情報とする位置情報取得処理と、
所定の条件を満たす前記位置情報の信号パターンを、確定時位置情報として保存する確定時位置情報保存処理と、
前記変化時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する変化時位置情報判定処理と、
今回確定された確定時位置情報と前回確定された確定時位置情報とを比較し、両者が同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであるか否かを判定する確定時位置情報判定処理と、
前回確定された確定時位置情報に対して前記変化時位置情報が、前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合と、前回確定された確定時位置情報に対して今回確定された確定時位置情報が、同一もしくは前記回転子の回転方向に連続する信号パターンであると判定された場合に、前記インバータ回路に対する制御信号を更新する制御信号出力処理と
を含むことを特徴とする電動機駆動制御方法。A motor drive control method for controlling a motor driven by an AC voltage output by an inverter circuit, including a rotor position detection sensor,
Acquiring the position information of the rotor from the position detection sensor, and position information acquisition processing to use the signal pattern of the position information acquired when the position information changes, as the position information at the time of change,
A signal pattern of the position information that satisfies a predetermined condition, a fixed-time position information saving process of saving as the fixed-time position information,
A change-time position information determination process that compares the change-time position information with the previously determined fix-time position information and determines whether both are signal patterns that are continuous in the rotation direction of the rotor.
The determined position information is determined by comparing the determined position information determined this time with the determined position information determined last time to determine whether the two are the same or continuous signal patterns in the rotation direction of the rotor. Processing,
When the position information at the time of change is determined to be a signal pattern that is continuous in the rotation direction of the rotor with respect to the position information at the time of last determination, A control signal output process for updating a control signal for the inverter circuit when the determined position information at the time of determination is determined to be the same or a signal pattern that is continuous in the rotation direction of the rotor. Motor drive control method.
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