JP2009011134A - モータ制御装置,モータ制御システム,モータ制御方法、半導体装置、及び電子機器 - Google Patents

モータ制御装置,モータ制御システム,モータ制御方法、半導体装置、及び電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2009011134A
JP2009011134A JP2007172674A JP2007172674A JP2009011134A JP 2009011134 A JP2009011134 A JP 2009011134A JP 2007172674 A JP2007172674 A JP 2007172674A JP 2007172674 A JP2007172674 A JP 2007172674A JP 2009011134 A JP2009011134 A JP 2009011134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
voltage
phase
motor control
based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007172674A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009011134A5 (ja
Inventor
Yukihisa Hasegawa
Kazunobu Nagai
一信 永井
幸久 長谷川
Original Assignee
Toshiba Corp
株式会社東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, 株式会社東芝 filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2007172674A priority Critical patent/JP2009011134A/ja
Publication of JP2009011134A publication Critical patent/JP2009011134A/ja
Publication of JP2009011134A5 publication Critical patent/JP2009011134A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Abstract

【課題】コストの抑制ができて、より高速であり、より制御性の良いモータの制御を実現する。
【解決手段】駆動制御用IC1を、モータ6の電圧及び電流,モータ6の定数より相電圧方程式に基づいてモータ6の各相誘起電圧eu,ev,ewを演算し、それらの誘起電圧の位相関係に基づいてロータの回転位置信号s0〜s2を生成し出力する位置検出回路3と、回転位置信号s0〜s2に基づいてPWM信号を生成出力する機能を備えたマイコン2とで構成し、マイコン2により出力される3相PWM信号により、インバータ回路5を介してモータ6を駆動する。
【選択図】図1

Description

本発明は、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御するモータ制御装置及び方法,並びに前記モータ制御装置を備えて構成されるモータ制御システム等に関する。

従来、ブラシレスDCモータを、ホールIC等の位置センサを使用することなく、モータの電圧,電流などからロータの回転位置信号を演算して求め、その位置信号に基づいて制御する位置センサレス方式がある。また、インバータ回路を介してPWM制御により駆動する場合に、その制御に特化した機能部を内蔵したマイクロコンピュータも製品化されており、そのようなマイコンが位置センサレス制御を行うための演算もソフトウエア処理で行なえば、位置センサレスによるPWM制御を1つのマイコンのみで実現できる。例えば、そのような制御を行うマイコンは、非特許文献1に開示されている。そして、一般に、モータ制御用のマイコンは、コストアップを抑制する必要がある場合には、8ビット程度の構成のものが選択されることが多い。
インフィニオン社,アプリケーションノート[AP08059 XC886/888 CM/CLM],V1.0,May,2007

しかしながら、位置センサレス駆動を行うための演算は、マイコンのソフトウエアの処理負担が重く時間を要するため、PWM制御の周期設定が制限される場合がある(図11参照,非特許文献1,3.2.1 Node2 Interrupt Disabled,p12参照)。例えば、16ビットのマイコンを使用すれば、より高速で処理することが可能であるから上記のような制約はなくなるが、コストアップが避けられない。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、コストの抑制ができて、より高速であり、より制御性の良いモータの制御を実現することにある。

本発明の一つの態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御するように構成されていて、前記モータの電圧,前記モータの電流,前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出手段と、前記回転位置信号に基づいて、PWM信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたディジタル処理手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置が提供される。

また、本発明の別の一態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータと、上述に記載のモータ制御装置と、前記モータの巻線の電流を検出する電流検出手段と、前記モータ制御装置より出力されるPWM信号に基づいて、前記モータを駆動するインバータ回路とを備えたことを特徴とするモータ制御システムが提供される。

また、本発明の別の態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御するように構成されていて、前記モータの電圧,前記モータの電流,前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出回路と、前記回転位置信号に基づいて、PWM信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたマイクロコンピュータとを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
また本発明の別の態様として、上述の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器が提供される。

また、本発明の別の態様として、永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御する方法において、 前記ロータの回転位置信号に基づいて、PWM信号を生成出力する機能を備えたマイクロコンピュータを使用する場合に、前記回転位置信号を、位置検出回路が、前記モータの電圧,前記モータの電流,前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて生成出力することを特徴とするモータ制御方法が提供される。

本発明のモータ制御装置及び半導体装置によれば、コストを抑制し、より高速で、より制御性良の良い、モータの制御を実現することができる。
本発明のモータ制御システムによれば、コストを抑制し、より高速で、より制御性良の良い、モータの制御を実現するシステムを構成することができる。

本発明のモータ制御方法によれば、コストを抑制し、より高速で、より制御性の良いモータの制御を実現することができる。

(第の1実施形態)
以下、本発明の第1実施例について図1乃至図9を参照して説明する。図1は、ブラシレスDCモータの駆動制御ICの構成を示している。図1において、駆動制御IC1(半導体装置(または半導体集積回路装置)、またはモータ制御装置の一例に相当)は、例えば(株)東芝の製品,8ビットマイクロコントローラ,TMP88CH41のように、モータをPWM制御により正弦波駆動する機能を内蔵したマイクロコンピュータ(以下マイコン)2と、位置検出回路3とを搭載して構成されている。そして、駆動制御IC1を1つのICパッケージ内に収めることで、外観的には、駆動制御IC1自体を1つのマイコンとみなすことができる。

図2は、駆動制御IC1に、ゲートドライブ回路4,インバータ回路5を介してブラシレスDCモータ6を接続した構成を示す。ブラシレスDCモータ6は、例えばDVD、CD、HDDなどのディスク記録媒体を回転駆動するスピンドルモータや、車両の燃料を移送するポンプモータなどであり、永久磁石を有するロータと3相巻線6u、6v、6wを設けたステータとからなる永久磁石モータである。尚、図2に示す構成においてモータ6を除いたものが、モータ制御システム100を構成している。

マイコン2については、主としてモータ制御機能に関する部分(モータ制御回路)を示している。マイコン2は、CPUコア7がアドレスバス・データバスを介してモータ制御回路8を制御する。モータ制御回路8は、上記位置検出回路3より入力される位置信号s0〜s2の変化タイミングを検出する位置検出部9,その検出結果に基づき3種の電気角タイミングでイベントを発生するタイマ部10,電気角をカウントする電気角タイマ部11,正弦波状の波形を出力するためのPWMデューティを演算する波形演算部12,3相のPWM信号(上下でU,V,W,X,Y,Z)を出力する3相PWM出力部13で構成されている。

インバータ回路5は、電源線とグランド線との間に6つのFET(図1にはU相の上下アームを構成するFET5up、5unのみを示す)を三相ブリッジ接続して構成されている。インバータ回路5の各相の出力端子とモータ6の各相巻線6u、6v、6wとの間には、それぞれシャント抵抗(電流検出手段の一例に相当)14u、14v、14wが接続されている。

インバータ回路5の出力電圧Vu、Vv、Vwと各相巻線6u、6v、6wへの印加電圧Vuo、Vvo、Vwo,つまりシャント抵抗14u、14v、14wの両端の電圧は、位置検出回路3内部の電流検出回路15に入力されるようになっている。この電流検出回路15は、シャント抵抗14u、14v、14wの端子間電圧に基づいてインバータ回路5の出力電流Iu、Iv、Iwに応じた電流信号iu、iv、iwを出力するもので、図3に示す回路構成を備えている。

図3において、U相、V相、W相の電流検出回路15a、15b、15cは全て同じ構成である。例えば電流検出回路15aは、オペアンプ30aと抵抗32a〜35aとからなる差動増幅回路と、オペアンプ31aと抵抗36a〜38aとからなる反転増幅回路を備えている。図示しない基準電圧発生回路より与えられる基準電圧Vrは、例えば電源電圧Vccの1/2の電圧として生成され、抵抗32a、36aを介してオペアンプ30a、31aの非反転入力端子に与えられている。電流検出回路15の出力信号iu、iv、iwは、図1に示すように、抵抗16及び17,並びにコンデンサ18よりなる回路を介して誘起電圧演算回路19に与えられている。

インバータ回路5の出力端子には、位置検出回路3の内部でフィルタ回路20が接続されており、そのフィルタ回路20の出力信号が誘起電圧演算回路19に入力されている。フィルタ回路20は、インバータ回路5の各相の出力端子とグランドとの間に接続された抵抗20a、20b、20cと、コンデンサ20x、20y、20zとから構成されている。

電流検出回路15の出力端子と誘起電圧演算回路19の入力端子との間には、それぞれ抵抗16a、16b、16cとコンデンサ18a、18b、18cとの直列回路が接続され、これらの直列回路と並列に抵抗17a、17b、17cが接続されている。抵抗16は発振防止用の抵抗である。

誘起電圧演算回路19(誘起電圧演算手段の一例に相当)は、電流検出回路15から上記回路を介して入力される電流信号iu、iv、iwとフィルタ回路20を通過した電圧vu、vv、vwとを入力し、誘起電圧Eu、Ev、Ewに応じた誘起電圧信号eu、ev、ewを出力するようになっている。
図4は、この誘起電圧演算回路19の回路構成を示している。各相は同じ構成を有しており、例えばU相の場合には、オペアンプ40aと抵抗42a、43aとからなる反転増幅回路と、オペアンプ41aと抵抗44a、45a、46aとからなる加算回路により構成されている。また、その加算回路には、外部のマルチプレクサ(MPX,電圧選択手段の一例に相当)21を介して中性点電圧信号Vnが与えられる。

図2において、マルチプレクサ21には、インバータ回路5の各相出力端子に接続される抵抗22u,22v,22wの共通接続点に現れる仮想中性点電圧Vn’と、位置検出回路3の入力端子に、モータ6の中性点を直接接続することで与えられる中性点電圧Vnとが入力されている。そして、マルチプレクサ21は、マイコン2より入力される選択信号に応じて、何れかの電圧を選択して誘起電圧演算回路19に出力する。尚、抵抗22u,22v,22wは、抵抗回路22を構成している。

また、図2において、誘起電圧演算回路19から出力される誘起電圧信号eu、ev、ewは、誘起電圧比較回路23に入力されている。誘起電圧比較回路23は、誘起電圧信号eu、ev、ewを互いに比較するもので、図5に示す回路構成を備えている。この図5において、コンパレータc0、c1、c2は、それぞれ誘起電圧信号euとew、evとeu、ewとevを比較して位置信号s0、s1、s2を出力するようになっている。尚、位置検出回路3の構成は、特許文献(特許公開公報:特開2006−254626号公報)に開示されている構成の一部を利用したものである。

誘起電圧比較回路23から出力される位置信号s0〜s2は、マイコン2の入力ポートに与えられている(尚、(株)東芝の上記製品では、前記入力ポートはPDU,PDV,PDWとなっている)。マイコン2の位置検出部9は、位置信号s0〜s2sに応じて位置検出割り込みINTPDCを発生させる。

次に、本実施例の作用について図6ないし図9も参照しながら説明する。まず、図3を参照して電流検出回路15の動作について説明する。例えばU相の電流検出回路15aにおいて、抵抗32a〜35aは同じ抵抗値を有している。オペアンプ30aを用いた初段の差動増幅回路は、基準電圧Vrを基準として、図中に記号x、yで示す入力電圧の差を出力する。オペアンプ31aを用いた次段の反転増幅回路は、抵抗37a、38aの抵抗値をそれぞれRa、Rbとすれば、−Rb/Raの増幅率を持つ。従って、電流検出回路15aから出力される電圧zは、次の(1)式のようになる。
z=(Rb/Ra)(y−x)+Vr …(1)
ここで、電圧(y−x)は、モータ6の巻線6uに流れる電流Iuよるシャント抵抗14uの電圧降下なので、出力電圧zは巻線電流Iuに比例した電流信号iuとなる。他のV相、W相も同様に動作し、巻線6u、6v、6wに流れる電流Iu、Iv、Iwに比例した電流信号iu、iv、iwが出力される。

続いて、図4を参照して誘起電圧演算回路19の動作について説明する。インバータ回路5の出力電圧Vu、Vv、VwはPWM信号によりスイッチングされた波形となっているので、フィルタ回路20を通してから誘起電圧演算回路19に与えられる。フィルタ通過後の電圧vu、vv、vwは、基準電圧Vrを基準として反転増幅されて加算回路に入力される。

誘起電圧演算回路19のうちU相を例に説明すると、図中x1〜x4により各部の電圧を表し、抵抗16a、17a、44a、45a、46aの抵抗値をそれぞれR1、R2、R3、R4、R5、コンデンサ18aの静電容量をC1とすれば、出力電圧zは(2)式のようになる。
z=−R5・C1・dx1/dt−(R5/R2)x2
−(R5/R3)x3−(R5/R4)x4 …(2)
電圧x1、x2は電流信号iu、電圧x3は電圧信号−vu、電圧x4は中性点電圧信号Vnに対応している。ここで、R5・C1をモータ6の1相のインダクタンスLにシャント抵抗8uの抵抗値の逆数を乗算した値に設定し、(R5/R2)をモータ6の1相の巻線抵抗Rにシャント抵抗8uの抵抗値の逆数を乗算した値に設定し、さらに(R5/R3)と(R5/R4)を1に設定すると(3)式となる。
z=−L・dIu/dt−R・Iu+vu−Vn …(3)
図6に示すモータ6の等価回路と照らし合わせると、出力電圧zは誘起電圧Euとなる。他の相も同様であり、誘起電圧演算回路19は、誘起電圧Eu、Ev、Ewに応じた誘起電圧信号eu、ev、ewを出力する。

続いて、誘起電圧比較回路23の動作について説明する。図7は、誘起電圧信号eu、ev、ewおよびコンパレータc0〜c2の出力信号s0〜s2の各波形を示している。誘起電圧信号eu、ev、ewが正弦波状の信号とすると、信号s0〜s2により1周期が6領域に区分される。すなわち、コンパレータc0〜c2の信号s0〜s2により、その「0」と「1」に対応して電気周期が2分割される。そして、3個のコンパレータc0〜c2の出力信号s0〜s2は互いにタイミングが異なるので、1電気周期がほぼ60度ずつに6分割される(マイコン2における位置検出モード0〜5に対応)。

次に、図8を参照して、上記出力信号s0〜s2が入力されるマイコン2の動作を説明する。図8は、製品としてのマイコン2における一般的なモータ制御の概要であり、位置検出部9を中心とする処理を示すフローチャートである。尚、図中の「ソフトウエア」は、マイコン2のCPUコア7が制御プログラムに従って行う処理であり、「ハードウエア」は、マイコン2の内部に構成されているハードウエアロジックにより行われる処理である。
また、図8には示さないが、マイコン2は、初期処理において、マルチプレクサ21に仮想中性点電圧Vn’,モータ6の中性点電圧Vnの何れかを選択させるための信号を与えるようにする。

まず、モードパターンを設定する(ステップS1)。モードパターンとは、電気角60度ごとに変化する位置信号s0〜s2のハイ,ロウの組合せパターンである。その内の1つを期待値として出力レジスタに書き込む(ステップS2)。
一方、ハードウエア側では、タイマ部10からの割込みINTMR2が発生すると、位置検出処理を開始して位置信号s0〜s2をサンプリングし(ステップS3)、そのサンプリング結果が期待値に一致するまでの間(ステップS4:NO)サンプリングを繰り返す。そして、期待値に一致すると(YES)一致回数のカウントをアップし(ステップS5)、その一致回数が指定回数に達するまで(ステップS6:NO)サンプリングを繰り返す。

ステップS6において一致回数が指定回数に達すると(YES)、位置検出部9は、CPUコア7にINTPDC割込みを発生させる(ステップS7)。すると、CPUコア7は、その割込みに対応する処理を実行し(ステップS8)、モードカウンタ(カウント値0〜5を繰り返す)をカウントアップして(ステップS9)ステップS1に戻る。
尚、上記の処理に対応する位置検出部9の構成は、(株)東芝 TMP88CH41のユーザーズマニュアル(2003−06−03版)のp92,図2−48に開示されている。

図9は、マイコン2の3相PWM出力部13より出力される正弦波状の電圧波形を示す。図9(a)は、3相の誘起電圧波形であり、これらのいずれか2相の波形が交差する点が、電気角60°毎の位置検出モードの変化点となる。図9(b)は、正弦波に対応したPWM信号のデューティ指令値である。図9(a)におけるモード変化点の間隔をカウンタで測定し、例えばそのカウンタ値を4等分すれば電気角15度の間隔が得られるので、指令値を15度毎に変化させる。

図9(c)は、PWM制御の搬送波である三角波と正弦波(U相に対応するもののみ)とを重ねて示すものである。但し、図示の都合上、搬送波周波数は実際の値よりも低くしている。図9(b)の指令値と図9(c)の搬送波とをコンパレータにより比較することで、図9(d)に示すPWM信号が形成される。このPWM信号を、インバータ回路5を介してモータ6の各相巻線6u,6v,6wに印加することで、正弦波状の駆動電圧を与えることになる。

以上のように本実施例によれば、駆動制御用IC1を、モータ6の電圧及び電流,モータ6の定数より相電圧方程式に基づいてモータ6の各相誘起電圧eu,ev,ewをアナログ演算処理し、それらの誘起電圧の位相関係に基づいてロータの回転位置信号s0〜s2を生成し出力する位置検出回路3と、回転位置信号s0〜s2に基づいてPWM信号を生成出力する機能を備えたマイコン2とで構成した。そして、マイコン2により出力される3相PWM信号により、インバータ回路5を介してモータ6を駆動する。

従って、回転位置信号s0〜s2の演算は、位置検出回路3がハードウエアにより高速に実行し、マイコン2は、その回転位置信号s0〜s2に基づいてPWM信号を生成出力するので、比較的性能が低い8ビットのマイコンを用いた場合でも、PWM制御周期の制約を緩和しつつ、位置センサレス制御を低コストで実現することができる。そして、マイコン2は、正弦波状のPWM信号をモータ6に出力可能に構成されるので、ロータの詳細な回転位置を取得する必要があるものに、有効に適用できる。

また、位置検出回路3において、誘起電圧eu,ev,ewを演算するために必要な仮想中性点電圧Vn’を生成して付与するための抵抗22u,22v,22wによる抵抗回路22を備えたので、モータ6の中性点との接続をとるのが困難な場合であっても、位置検出を行なうことができる。更に、位置検出回路3において、仮想中性点電圧Vn’と、外部より与えられるモータ6の中性点電圧Vnとを選択して入力するためのマルチプレクサ21を備えたので、個別の状況に応じて、位置検出に使用する中性点電圧を選択できる。

(第2の実施形態)
図10は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図10は、図1相当図である。即ち、図10は、ブラシレスDCモータの駆動制御ICの構成を示している。第2実施例の駆動制御IC51(半導体装置(または半導体集積回路装置)、またはモータ制御装置の一例に相当)は、図10に示すように、マイコン2A,位置検出回路3,マルチプレクサ52(位置信号選択手段の一例に相当)によって構成されている。マルチプレクサ52は、位置検出回路3とマイコン2Aとの間に配置されており、位置検出回路3より出力される位置信号s0〜s2と、IC52の入力端子Vu,Vv,Vwとの入力選択を行うもので、その選択制御は、マイコン2Aによって行なわれる。また、駆動制御IC51の入力端子Vuo,Vvo,Vwo,Vnは、マイコン2Aの入力ポートにも接続されている。

次に、第2実施例の作用について説明する。第2実施例では、マイコン2Aが初期処理においてマルチプレクサ52の入力選択を行うことで、第1実施例と同様に位置検出回路3より出力される位置信号s0〜s2を使用するか、IC52の入力端子Vu,Vv,Vwに、例えば従来と同様にホールICより検出される位置信号を与えて、それらを使用するかを選択可能となっている。

以上のように構成されることで、駆動制御IC51を、マイコン2を従来のようにホールICなどの位置センサとの組合せで使用する構成の置き換えとして導入することが容易となる。例えば、従来製品として、ブラシレスDCモータのロータ位置をホールICにより検出し、マイコン2を使用して正弦波駆動するものが存在し、将来的に、その製品を位置センサレス駆動方式にバージョンアップすることを想定する。また、駆動制御IC51のパッケージサイズ及びピン配置等は、マイコン2と互換性を持たせるように構成されているとする。

すると、製品のバージョンアップ前においても、駆動制御IC51をマイコン2に置き換えて搭載し、マルチプレクサ52は、位置検出回路3の出力端子側ではなく、駆動制御IC51の入力端子Vu,Vv,Vw側を選択するように、マイコン2Aに初期設定させる。そして、上記入力端子Vu,Vv,Vwに、3個の位置センサより出力される位置信号s0〜s2を与えるようにすれば、従来製品と全く同様の動作となる。
それから、製品を位置センサレス方式にバージョンアップする場合は、駆動制御IC51の入力端子を第1実施例の図2と同様に接続し、マルチプレクサ52が、位置検出回路3の出力端子側を選択するようにマイコン2Aに初期設定させれば、第1実施例と同様の作用となる。

以上のように構成される第2実施例によれば、製品をバージョンアップする予定で駆動制御IC51を導入することが決定された場合、バージョンアップ前の段階でも駆動制御IC51を製品に投入することができる。その結果、駆動制御IC51の使用数がトータルで増加するので、1個当たりの単価を下げて供給することが可能となる。

本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
マルチプレクサ21は、必要に応じて設ければ良く、仮想中性点電圧Vn’ モータ6の中性点電圧Vnの何れかのみを使用する構成でも良い。
モータ定数LとRに関連するコンデンサ18a、18b、18cと抵抗17a、17b、17cとを、駆動制御ICの外部に接続するように構成すれば、使用するブラシレスDCモータに応じて定数を調整できる。
誘起電圧比較回路23において、誘起電圧eu,ev,ewと、基準電圧Vrとを比較して、誘起電圧eu,ev,ewのゼロクロス点を電気角60度の基準ポイントとしても良い。
電流検出手段は、シャント抵抗14u,14v,14wに替えて、インバータ回路5の下アーム側FET5nのソースとグランドとの間に挿入されるシャント抵抗を使用しても良い。
インバータ回路を構成するスイッチング素子は、FETに限ることなくIGBTやパワートランジスタ等であっても良い。
マイコン2は、(株)東芝の製品に限ることなく、同様のアーキテクチャで構成されているマイコンであれば適用が可能である。

本発明の第1実施例であり、駆動制御ICの構成を示す図 駆動制御ICに、ゲートドライブ回路,インバータ回路を介してブラシレスDCモータを接続した構成を示す図 電流検出回路の構成を示す図 誘起電圧演算回路の構成を示す図 誘起電圧比較回路の構成を示す図 モータの等価回路図 誘起電圧信号eu、ev、ewおよび位置信号s0〜s2の各波形を示す図 マイコンにおける一般的なモータ制御の概要を示すフローチャート マイコンより出力される正弦波状の電圧波形を示す図 本発明の第2実施例を示す図1相当図 従来のマイコンの動作を説明するタイミングチャート

符号の説明

1は駆動制御IC、2はマイクロコンピュータ、3は位置検出回路、6はブラシレスDCモータ、5はインバータ回路、6u,6v,6wは巻線、14u,14v,14wはシャント抵抗、21はマルチプレクサ、22は抵抗回路、22u,22v,22wは抵抗、51は駆動制御IC、52はマルチプレクサ、100はモータ制御システムである。

Claims (13)

  1. 永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御するように構成されていて、
    前記モータの電圧,前記モータの電流,前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出手段と、
    前記回転位置信号に基づいて、PWM信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたディジタル処理手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
  2. 前記位置検出手段は、前記PWM信号の所定の制御周期内において、前記回転位置信号を生成する演算を完了するように構成されていることを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
  3. 前記位置検出手段は、正弦波状のPWM信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装置。
  4. 前記位置検出手段に対し、前記誘起電圧を演算するために必要な仮想中性点電圧を生成して付与するための抵抗回路を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のモータ制御装置。
  5. 前記位置検出手段に対し、前記仮想中性点電圧と、外部より与えられる前記モータの中性点電圧とを選択して入力するための電圧選択手段を備えたことを特徴とする請求項4記載のモータ制御装置。
  6. 前記ディジタル処理手段における前記回転位置信号の入力ポートに、前記位置検出回路手段によって出力される回転位置信号と、外部より与えられる前記モータの回転位置信号とを選択して入力するための位置信号選択手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のモータ制御装置。
  7. 永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータと、
    請求項1乃至6の何れかに記載のモータ制御装置と、
    前記モータの巻線の電流を検出する電流検出手段と、
    前記モータ制御装置より出力されるPWM信号に基づいて、前記モータを駆動するインバータ回路とを備えたことを特徴とするモータ制御システム。
  8. 永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御するように構成されていて、
    前記モータの電圧,前記モータの電流,前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて前記ロータの回転位置信号を生成し出力する位置検出回路と、
    前記回転位置信号に基づいて、PWM信号を生成出力し、前記モータを制御する機能を備えたマイクロコンピュータとを有することを特徴とする半導体装置。
  9. 前記位置検出回路は、前記PWM信号の所定の制御周期内において、前記回転位置信号を生成する演算を完了するように構成されていることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。
  10. 前記マイクロコンピュータは、正弦波状のPWM信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。
  11. 請求項8乃至10の何れか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
  12. 永久磁石を有するロータと多相巻線を設けたステータとからなる永久磁石モータをPWM(Pulse Width Modulation)制御する方法において、
    前記ロータの回転位置信号に基づいて、PWM信号を生成出力する機能を備えたマイクロコンピュータを使用する場合に、
    前記回転位置信号を、位置検出回路が、前記モータの電圧,前記モータの電流,前記モータの定数より相電圧方程式に基づいて前記モータの各相誘起電圧をアナログ演算処理し、前記誘起電圧の位相関係に基づいて生成出力することを特徴とするモータ制御方法。
  13. 前記位置検出手段は、前記PWM信号の所定の制御周期内において、前記回転位置信号を生成する演算を完了するように構成されていることを特徴とする請求項12記載のモータ制御方法。
JP2007172674A 2007-06-29 2007-06-29 モータ制御装置,モータ制御システム,モータ制御方法、半導体装置、及び電子機器 Pending JP2009011134A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007172674A JP2009011134A (ja) 2007-06-29 2007-06-29 モータ制御装置,モータ制御システム,モータ制御方法、半導体装置、及び電子機器

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007172674A JP2009011134A (ja) 2007-06-29 2007-06-29 モータ制御装置,モータ制御システム,モータ制御方法、半導体装置、及び電子機器
US12/053,860 US7977899B2 (en) 2007-06-29 2008-03-24 Motor controlling device, motor drive system, method of motor control, semiconductor device and electronic device
CNA200810128585XA CN101335496A (zh) 2007-06-29 2008-06-27 电动机控制装置、电动机驱动系统、电动机控制方法、半导体装置及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009011134A true JP2009011134A (ja) 2009-01-15
JP2009011134A5 JP2009011134A5 (ja) 2009-11-12

Family

ID=40159583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007172674A Pending JP2009011134A (ja) 2007-06-29 2007-06-29 モータ制御装置,モータ制御システム,モータ制御方法、半導体装置、及び電子機器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7977899B2 (ja)
JP (1) JP2009011134A (ja)
CN (1) CN101335496A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010068584A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Toshiba Corp モータ制御装置,モータ駆動システム,ポンプ装置並びにモータ制御方法
JP2011010510A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Denso Corp 電力変換装置
CN103219938A (zh) * 2013-01-29 2013-07-24 广东志高空调有限公司 一种电流检测电路
JP2014007894A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Denso Corp モータ制御装置
CN104375430A (zh) * 2014-12-08 2015-02-25 重庆南方数控设备有限责任公司 一种用于爬树机器人的控制电路

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4623150B2 (ja) * 2008-06-30 2011-02-02 株式会社デンソー モータ制御装置
JP5658542B2 (ja) * 2010-11-17 2015-01-28 株式会社東芝 ブラシレスモータドライバ、および、ブラシレスモータ駆動システム
US9479090B2 (en) 2013-12-20 2016-10-25 Semiconductor Components Industries, Llc Motor control circuit and method
MX360604B (es) * 2014-02-28 2018-11-09 Bae Sys Controls Inc Modelado de pérdidas de máquina para mejorar la precisión de control de campo orientado.
US9705437B2 (en) 2014-09-24 2017-07-11 Texas Instruments Incorporated Angular position estimation for PM motors
US10256756B2 (en) * 2016-09-27 2019-04-09 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Brushless motor apparatus setting mask period on the basis of comparison between voltage of specific coil and voltage of coil other than the specific coil
CN109802604A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 深圳市泰道精密机电有限公司 一种永磁电机驱动方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61210890A (en) * 1985-03-14 1986-09-19 Aichi Emason Denki Kk Controller of 3-phase brushless motor
JPS6443095A (en) * 1987-08-10 1989-02-15 Toshiba Corp Control device for brushless motor
WO1996003797A1 (en) * 1994-07-25 1996-02-08 Daikin Industries, Ltd. Motor apparatus capable of obtaining high efficiency and motor control method
JPH08191588A (ja) * 1995-01-09 1996-07-23 Fujitsu General Ltd ブラシレスモータの制御方法およびその装置
JP2002281780A (ja) * 2001-03-21 2002-09-27 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動システム、電動機の制御方法
JP2002354868A (ja) * 2001-05-18 2002-12-06 Lg Electronics Inc 同期モータの回転子位置検出装置
JP2003126584A (ja) * 2001-10-25 2003-05-07 Sharp Corp インバータ洗濯機
JP2004112942A (ja) * 2002-09-19 2004-04-08 Aisin Aw Co Ltd 電動機械制御装置、電動機械制御方法及びそのプログラム
JP2006254626A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Toshiba Corp モータ制御装置および半導体集積回路装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0767381A (ja) * 1993-08-25 1995-03-10 Toshiba Corp 直流ブラシレスモータの駆動制御装置および駆動方法
WO1999065138A1 (fr) * 1998-06-09 1999-12-16 Nsk Ltd. Dispositif de commande d'un moteur
DE10037972B4 (de) * 1999-08-05 2005-09-15 Sharp K.K. Vorrichtung und Verfahren zur Elektromotorsteuerung
AU751883B2 (en) 2000-01-18 2002-08-29 Lg Electronics Inc. Apparatus for detecting rotor position in brushless direct current motor
CN1297067C (zh) * 2000-02-14 2007-01-24 三洋电机株式会社 电机装置
WO2004042912A1 (ja) * 2002-10-22 2004-05-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. モータ駆動装置
JP4001562B2 (ja) * 2003-04-04 2007-10-31 松下電器産業株式会社 モータ及びディスク装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61210890A (en) * 1985-03-14 1986-09-19 Aichi Emason Denki Kk Controller of 3-phase brushless motor
JPS6443095A (en) * 1987-08-10 1989-02-15 Toshiba Corp Control device for brushless motor
WO1996003797A1 (en) * 1994-07-25 1996-02-08 Daikin Industries, Ltd. Motor apparatus capable of obtaining high efficiency and motor control method
JPH08191588A (ja) * 1995-01-09 1996-07-23 Fujitsu General Ltd ブラシレスモータの制御方法およびその装置
JP2002281780A (ja) * 2001-03-21 2002-09-27 Mitsubishi Electric Corp 電動機駆動システム、電動機の制御方法
JP2002354868A (ja) * 2001-05-18 2002-12-06 Lg Electronics Inc 同期モータの回転子位置検出装置
JP2003126584A (ja) * 2001-10-25 2003-05-07 Sharp Corp インバータ洗濯機
JP2004112942A (ja) * 2002-09-19 2004-04-08 Aisin Aw Co Ltd 電動機械制御装置、電動機械制御方法及びそのプログラム
JP2006254626A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Toshiba Corp モータ制御装置および半導体集積回路装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010068584A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Toshiba Corp モータ制御装置,モータ駆動システム,ポンプ装置並びにモータ制御方法
JP2011010510A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Denso Corp 電力変換装置
JP2014007894A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Denso Corp モータ制御装置
CN103219938A (zh) * 2013-01-29 2013-07-24 广东志高空调有限公司 一种电流检测电路
CN104375430A (zh) * 2014-12-08 2015-02-25 重庆南方数控设备有限责任公司 一种用于爬树机器人的控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN101335496A (zh) 2008-12-31
US7977899B2 (en) 2011-07-12
US20090001922A1 (en) 2009-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2852847B1 (en) Method and controller for an electric motor with fault detection
KR100673736B1 (ko) 인버터의 고장 검출 장치
JP4880828B2 (ja) インバータ装置
US7193388B1 (en) Offset PWM signals for multiphase motor
US9018880B2 (en) Control apparatus for multi-phase rotary machine and electric power steering system using the same
JP4261523B2 (ja) モータ駆動装置および駆動方法
JP4378151B2 (ja) モータ駆動装置
EP1526060B1 (en) Power-assisted steering system
KR101426609B1 (ko) 모터 구동 제어 장치 및 방법
US7119530B2 (en) Motor phase current measurement using a single DC bus shunt sensor
US7986121B2 (en) Inverter apparatus and a semiconductor device used for the same
US7723937B2 (en) Drive control device of motor and a method of start-up
EP2286509B1 (en) Position sensorless motor control
EP0538387B1 (en) Digital motor controller
JP5641335B2 (ja) 電力変換装置
JP5853097B2 (ja) 三相同期電動機駆動装置、一体型三相同期電動機、位置決め装置およびポンプ装置
US7525269B2 (en) Method and apparatus for sensorless position control of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system
JP4831503B2 (ja) 多相回転機の制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
US7166975B2 (en) Apparatus and method for driving the multiphase motor using the magnetic pole position detector
JP4877764B2 (ja) モータ駆動回路、方法およびそれらを用いたディスク装置
US6724166B2 (en) Apparatus for reducing motor driving noise and method for generating motor driving noise reducing signal
KR101426608B1 (ko) 모터 구동 제어 장치 및 방법
JP3674578B2 (ja) 三相インバータの電流検出装置
US20140253006A1 (en) Power converter
US7956561B2 (en) Rotor position sensing system of brushless motor

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090925

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110817

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111003

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120612