JP2011035995A - Motor controller, and motor apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スイッチトリラクタンスモータに制御電流を供給するモータ制御装置、および、このモータ制御装置とスイッチトリラクタンスモータとを備えるモータ装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that supplies a control current to a switched reluctance motor, and a motor device that includes the motor control device and a switched reluctance motor.
一般に、スイッチトリラクタンスモータ(以下、単に「SRモータ」という。)は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルからなる巻き線を備え、これらU相コイル、V相コイルおよびW相コイルはスター結線構造やデルタ結線構造のように互いに接続されることなく、それぞれ電気的に独立している。 In general, a switched reluctance motor (hereinafter simply referred to as “SR motor”) includes a winding composed of a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil, and these U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil are Unlike the star connection structure and the delta connection structure, they are electrically independent from each other without being connected to each other.
そのため、例えば、特許文献1に示すように、SRモータに制御電流を供給するSRモータ制御装置には、3相インバータ回路ではなく、それぞれ電気的に独立しているU相コイル、V相コイルおよびW相コイルに制御電流を供給すべく、3つの独立したブリッジ状のスイッチ回路からなるスイッチ手段が備えられている。
Therefore, for example, as shown in
一方、ブラシレスモータは、SRモータと異なりスター結線構造やデルタ結線構造のU相コイル、V相コイルおよびW相コイルからなる巻き線を備えている。そして、ブラシレスモータの巻き線に制御電流を供給するブラシレスモータ制御装置は、スイッチ手段として3つのハーフブリッジ回路が並列配置されている3相インバータ回路を備え、この3相インバータ回路によりブラシレスモータの巻き線に制御電流が供給される。 On the other hand, unlike the SR motor, the brushless motor includes windings composed of a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil having a star connection structure or a delta connection structure. The brushless motor control apparatus for supplying a control current to the winding of the brushless motor includes a three-phase inverter circuit in which three half-bridge circuits are arranged in parallel as a switch means, and the winding of the brushless motor is performed by the three-phase inverter circuit. A control current is supplied to the line.
上記のブラシレスモータ制御装置に備えられている3相インバータ回路は、広く一般に流通しており価格が安い。また、3相インバータ回路は、性能仕様も豊富であるとともに、モジュール化されたもの多数あり使用しやすい。そのため、SRモータ制御装置のスイッチ手段として3相インバータ回路を用いるとともに、3相インバータ回路を用いたSRモータ制御装置によりSRモータを高性能に動作させたい。 The three-phase inverter circuit provided in the brushless motor control device is widely distributed and inexpensive. In addition, the three-phase inverter circuit has abundant performance specifications and is easy to use because there are many modules. Therefore, it is desirable to use a three-phase inverter circuit as a switch means of the SR motor control device and operate the SR motor with high performance by the SR motor control device using the three-phase inverter circuit.
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、スイッチ手段として3相インバータ回路を用い、SRモータを高性能に動作することのできるモータ制御装置を提供するもの、およびこのモータ制御装置を備えるモータ装置を提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a motor control device capable of operating a SR motor with high performance by using a three-phase inverter circuit as a switch means, and this A motor device provided with a motor control device is provided.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載のモータ制御装置は、互いに接続されたU相コイル、V相コイルおよびW相コイルにより形成される巻き線を備えるスイッチトリラクタンスモータに制御電流を供給するモータ制御装置において、前記スイッチトリラクタンスモータに備わるロータの回転を検出し、回転信号を出力する回転センサと、前記回転信号に基づき回転位置信号を生成し、前記回転位置信号を出力する位置検出手段と、前記回転位置信号に基づき、電気角略60度ごとに形成される切替信号を有する通電タイミング信号を生成し、前記通電タイミング信号を出力する通電タイミング出力手段と、所定
のデューティ値のPWM信号を出力するPWM信号出力手段と、前記通電タイミング信号の前記切替信号と前記PWM信号に基づき、電気角略360度ごとに電気角略120度に亘りオン区間となるとともに、前半の電気角略60度において常時オン区間となり、後半の電気角略60度においてPWM区間となる第1から第6のスイッチ信号を生成し、前記スイッチ信号を出力するスイッチ信号出力手段と、前記スイッチ信号に基づき、前記スイッチトリラクタンスモータに備わる前記巻き線に第1から第3の制御電流を選択的に供給する3相インバータ回路と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, a motor control device according to
請求項2に記載のモータ制御装置は、請求項1に記載のモータ制御装置において、前記スイッチトリラクタンスモータに供給される前記第1から第3の制御電流の電流値を検出する第1から第3の電流センサと、前記通電タイミング信号の前記切替信号に基づき、電気角略60度ごとに前記第1から第3の制御電流のいずれか一つを順に選択し、選択されたいずれか一つの制御電流に対応する電流値信号を出力する電流値選択手段と、目標電流値と前記選択されたいずれか一つの電流値信号に基づき前記デューティ値を決定するデューティ決定手段と、を備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the motor control device according to the first aspect, wherein the motor control device according to the first aspect detects a current value of the first to third control currents supplied to the switched reluctance motor. 3 and one of the first to third control currents is selected in order for each electrical angle of approximately 60 degrees, based on the
請求項3に記載のモータ制御装置は、請求項2に記載のモータ制御装置において、前記第1から第6のスイッチ信号は、電気角略60度ごとに予め定められた順にオン区間となることを特徴とする。 The motor control device according to a third aspect is the motor control device according to the second aspect, wherein the first to sixth switch signals are turned on in an order determined in advance every approximately 60 degrees of electrical angle. It is characterized by.
請求項4に記載のモータ装置は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のモータ制御装置と、前記モータ制御装置から制御電流が供給され、互いに接続されたU相コイル、V相コイルおよびW相コイルを有する巻き線を備えるスイッチトリラクタンスモータと、を備えるモータ装置において、前記巻き線は、スター結線構造であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a motor device according to any one of the first to third aspects, a U-phase coil and a V-phase coil connected to each other by a control current supplied from the motor control device. And a switched reluctance motor including a winding having a W-phase coil, wherein the winding has a star connection structure.
本発明の各請求項に記載のモータ制御装置によれば、スイッチ手段として3相インバータ回路を用いるとともに、前半の電気角略60度を常時オン区間となり、後半の電気角略60度をPWM区間となる第1から第6のスイッチ信号を形成し、形成された第1から第6のスイッチ信号が3相インバータ回路に供給される。このようなスイッチ信号により3相インバータ回路に備わるスイッチ素子をオンオフ動作させることにより、SRモータに供給される制御電流の波形を、SRモータの作動性能にとって理想的な電流波形に近づけることができる。このため、3相インバータ回路を用いたSRモータ制御装置において、SRモータを高性能に動作させるができる。 According to the motor control device described in each claim of the present invention, the three-phase inverter circuit is used as the switch means, the first electrical angle of about 60 degrees is always on, and the second half of the electrical angle is about 60 degrees. The first to sixth switch signals are formed, and the formed first to sixth switch signals are supplied to the three-phase inverter circuit. By turning on and off the switch element provided in the three-phase inverter circuit by such a switch signal, the waveform of the control current supplied to the SR motor can be brought close to the ideal current waveform for the operating performance of the SR motor. For this reason, in the SR motor control device using the three-phase inverter circuit, the SR motor can be operated with high performance.
次に、本発明の実施形態を図1および図2に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態におけるモータ装置のシステムブロック図であり、図2は、本発明の実施形態におけ
るSRモータの横断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described based on FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a system block diagram of a motor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an SR motor according to an embodiment of the present invention.
モータ装置1000は、SRモータ100と、SRモータ100に制御電流を供給するモータ制御装置1と、を備えている。まず、SRモータ100の構造について説明する。SRモータ100は、ステータ110とステータ110の内側に回転自在に配置されているロータ120とを備えている。そして、ステータ110は、ステータコア111とステータコア111に巻装されている巻き線Mとを備え、ロータ120は、ロータコア121とロータコア121に嵌挿されている出力軸としてのシャフト124とを備えている。
The
ステータコア111は、略円環形状のステータコア本体112と、ステータコア本体1112から径方向内側に向けて、等ピッチに一体形成されている6個のステータ突極113とを備え、それぞれのステータ突極113には、周方向に順に巻き線Mを形成するU相、V相、W相、U相、V相、W相コイル(U,V,W,U,V,W)が集中巻きにより巻装されている。また、ロータコア121は、略円環形状のロータコア本体122と、ロータコア本体122から径方向外側に向けて、等ピッチに一体形成されている8個のロータ突極123とを備えている。
The
巻き線Mを形成するU相、V相、W相コイル(U,V,W)は、それぞれの端部(U1,V1,W1)が接続点Pに互いに接続されており、いわゆるスター結線構造となっている。このようにスター結線構造となっているため、巻き線MのU相、V相、W相コイル(U,V,W)のうち、少なくとも2つのコイル(UとV、UとW、VとW)に制御電流が供給される。 The U-phase, V-phase, and W-phase coils (U, V, W) forming the winding M have their end portions (U1, V1, W1) connected to the connection point P, so-called star connection structure. It has become. Since it has such a star connection structure, at least two coils (U and V, U and W, and V) among the U phase, V phase, and W phase coils (U, V, and W) of the winding M are used. W) is supplied with a control current.
次に、モータ制御装置1について説明する。モータ制御装置1は、回転センサRsと、電流センサ(Us,Vs,Ws)と、3相インバータ回路10と、制御回路部20とを備える。回転センサRsは、SRモータ100に取り付けられ、ロータ120の回転を検出し、回転信号を出力する。電流センサ(Us,Vs,Ws)は、U相、V相、W相コイル(U,V,W)のそれぞれの端部(U2,V2,W2)に流れる第1から第3の制御電流の電流値を検出し、検出された電流値に対応する電圧値を出力する。なお、本実施形態においては、回転センサRsとしてレゾルバが用いられている。
Next, the
3相インバータ回路10は、互いに並列に接続されている第1から第3のハーフブリッジ(Su,Sv,Sw)から構成され、第1のハーフブリッジSuは、スイッチ素子UHとスイッチ素子ULとを備え、それらが互いに直列に接続され、第2のハーフブリッジSvは、スイッチ素子VHとスイッチ素子VLとを備え、それらが互いに直列に接続され、第3のハーフブリッジSwは、スイッチ素子WHとスイッチ素子WLとを備え、それらが互いに直列に接続されている。そして、第1から第3のハーフブリッジ(Su,Sv,Sw)の中点(u1,v1、w1)に、U相、V相、W相コイル(U,V,W)のそれぞれの端部(U2,V2,W2)が接続されている。また、3相インバータ回路10には、SRモータ1000に電流を供給する電源BT、およびSRモータ1000に供給される制御電流を平滑化するキャパシタが、3相インバータ回路10に接続されている。
The three-
本実施形態においては、U相、V相、W相コイル(U,V,W)が集中巻きにより巻装されているステータ突極113の数が「6」であり、ロータ突極123の数がか「8」である極の組み合わせに設定されている。そのため、従来のSRモータのようにU相、V相、W相コイル(U,V,W)にそれぞれに独立して制御電流を供給することなく、すなわち、U相、V相、W相コイル(U,V,W)のうち、2つのコイル(UとV、UとW、VとW)に制御電流を供給することにより、ロータ120を回転させ、SRモータ1000を作動することができる。
In the present embodiment, the number of stator
従って、従来例として示した3つの独立したブリッジ状のスイッチ回路からなるスイッチ手段のように特別なスイッチ手段を用いる代わりに、SRモータ1000の巻き線Mに制御電流を供給するスイッチ手段として、3相インバータ回路10を用いることができる。3相インバータ回路は、広く一般に流通しており価格が安い。そのため、モータ制御装置1のコストを低減することができる。また、3相インバータ回路は、性能仕様も豊富であるとともに、モジュール化されたもの多数あり使用しやすい。そのため、モータ制御装置1をSRモータの特性に合わせて仕様変更することが容易となる。
Therefore, instead of using special switch means such as the switch means comprising three independent bridge-like switch circuits shown as the conventional example, as switch means for supplying a control current to the winding M of the
次に、モータ制御装置1に備わる制御回路部20について説明する。制御回路部20は、位置検出手段21、通電タイミング出力手段22、電流値検出手段23、電流値選択手段24、電流指令値検出手段25、電流値比較手段26、デューティ決定手段27、PWM信号出力手段28、およびスイッチ信号出力手段29を備える。
Next, the
位置検出手段21は、回転センサRsから供給される回転信号に基づき回転位置信号を生成し、前記回転位置信号を出力する。電流値検出手段23は、電流センサ(Us,Vs,Ws)から供給される第1から第3の制御電流の電流値に対応した電圧値に基づき、電流値信号(Iu,Iv,Iw)を出力する。電流指令値検出手段25には、アクセル等によりSRモータ1000の目標トルク指令値が供給され、電流指令値検出手段25は、この目標トルク指令値に対応する目標電流値を出力する。
The
次に、図3に示すタイミングチャートに基づき、通電タイミング出力手段22、電流値選択手段24、電流値比較手段26、デューティ決定手段27、PWM信号出力手段28、およびスイッチ信号出力手段29の動作について説明する。なお、同図において、時刻t1からt7と、ロータ120の回転による電気角の変化の関係は、時刻t0からt1(時刻t1からt2、時刻t2からt3、時刻t3からt4、時刻t4からt5、時刻t5からt6、時刻t6からt7)までに電気角60度に相当する角度分、ロータ120が回転した関係を示す。
Next, based on the timing chart shown in FIG. 3, the operations of the energization timing output means 22, the current value selection means 24, the current value comparison means 26, the duty determination means 27, the PWM signal output means 28, and the switch signal output means 29 are described. explain. In the figure, the relationship between the time t1 to t7 and the change in the electrical angle due to the rotation of the
通電タイミング出力手段22は、位置検出手段21から出力される回転位置信号に基づき、所定の切替信号を有する通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)を出力する。通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)は、電気角360度ごとに形成されるオン切替信号と、オン切替信号が形成された後、電気角120度後に形成されるオフ切替信号を有する。また、本実施形態において、通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)は、それぞれ予め定められた順番に、かつ、電気角60度ごとにオン切替信号が形成されるように設定されている。 The energization timing output means 22 outputs an energization timing signal (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, Wl) having a predetermined switching signal based on the rotational position signal output from the position detection means 21. The energization timing signal (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, Wl) includes an ON switching signal formed every 360 degrees of electrical angle and an OFF formed after 120 degrees electrical angle after the ON switching signal is formed. Has a switching signal. Further, in the present embodiment, the energization timing signals (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, Wl) are respectively formed in a predetermined order and an ON switching signal is formed every 60 degrees of electrical angle. Is set.
本実施形態では、例えば、同図に示されるように、通電タイミング出力手段22には、時刻t0において、通電タイミング信号Vlに「オン切替信号」、通電タイミング信号Wlに「オフ切替信号」が形成され、時刻t1において、通電タイミング信号Whに「オン切替信号」、通電タイミング信号Uhに「オフ切替信号」が形成され、時刻t2において、通電タイミング信号Ulに「オン切替信号」、通電タイミング信号Vlに「オフ切替信号」が形成されている。また、時刻t3において、通電タイミング信号Vhに「オン切替信号」、通電タイミング信号Whに「オフ切替信号」が形成され、時刻t4において、通電タイミング信号Wlに「オン切替信号」、通電タイミング信号Ulに「オフ切替信号」が形成され、時刻t5において、通電タイミング信号Uhに「オン切替信号」、通電タイミング信号Vhに「オフ切替信号」が形成され、時刻t6において、通電タイミング信号Vlに「オン切替信号」、通電タイミング信号Wlに「オフ切替信号」が形成されている。 In the present embodiment, for example, as shown in the figure, the energization timing output means 22 forms an “on switch signal” in the energization timing signal Vl and an “off switch signal” in the energization timing signal Wl at time t0. At time t1, an “ON switching signal” is formed in the energization timing signal Wh, and an “OFF switching signal” is formed in the energization timing signal Uh. At time t2, an “ON switching signal” and an energization timing signal Vl are formed. An “off switching signal” is formed. Further, at time t3, an “ON switching signal” is formed in the energization timing signal Vh, and an “OFF switching signal” is formed in the energization timing signal Wh. At time t4, an “ON switching signal” and an energization timing signal Ul are formed. "OFF switching signal" is formed at time t5, "ON switching signal" is formed in the energization timing signal Uh, and "OFF switching signal" is formed in the energization timing signal Vh. At time t6, "ON switching signal" is formed in the energization timing signal Vl. An “off switching signal” is formed in the “switching signal” and the energization timing signal Wl.
電流値選択手段24は、通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)
に基づき、電流値検出手段23から出力される第1から第3の制御電流の電流値に対応する電流値信号(Iu,Iv,Iw)からいずれか一つの電流値信号を、電気角60度ごとに選択して出力する。
The current value selection means 24 is an energization timing signal (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, Wl).
On the basis of the current value signal, the current value signal (Iu, Iv, Iw) corresponding to the current value of the first to third control currents output from the current
本実施形態では、例えば、同図に示されるように、電流値選択手段24は、時刻t0において、通電タイミング信号Vlの「オン切替信号」または通電タイミング信号Wlの「オフ切替信号」が供給されると電流値信号Iuを選択し、時刻t1において、通電タイミング信号Whの「オン切替信号」または通電タイミング信号Uhの「オフ切替信号」が供給されると電流値信号Ivを選択し、時刻t2において、通電タイミング信号Ulの「オン切替信号」または通電タイミング信号Vlの「オフ切替信号」が出力されると電流値信号Iwを選択し出力する。同様に、電流値選択手段24は、時刻t3において電流値信号Iu、時刻t4において電流値信号Iv、時刻t5において電流値信号Iw、を選択し出力する。 In the present embodiment, for example, as shown in the figure, the current value selection means 24 is supplied with the “on switching signal” of the energization timing signal Vl or the “off switching signal” of the energization timing signal Wl at time t0. Then, the current value signal Iu is selected, and the current value signal Iv is selected when the “on switching signal” of the energization timing signal Wh or the “off switching signal” of the energization timing signal Uh is supplied at time t1, and the time t2 When the “on switching signal” of the energization timing signal Ul or the “off switching signal” of the energization timing signal Vl is output, the current value signal Iw is selected and output. Similarly, the current value selection means 24 selects and outputs the current value signal Iu at time t3, the current value signal Iv at time t4, and the current value signal Iw at time t5.
電流値比較手段26では、電流指令値検手段25から出力される目標電流値と、電流値選択手段24から選択的に出力される第1から第3の制御電流の電流値に対応する電流値信号(Iu,Iv,Iw)とを比較し、その差分の電流値に相当する差分信号が出力される。
In the current
本実施形態では、例えば、時刻t0からt1においては、目標電流値と電流値信号Iuが比較され、時刻t1からt2においては、目標電流値と電流値信号Ivが比較され、時刻t2からt3においては、目標電流値と電流値信号Iwが比較され、それらの差分の電流値に相当する差分信号が出力される。 In the present embodiment, for example, the target current value and the current value signal Iu are compared from time t0 to t1, the target current value and current value signal Iv are compared from time t1 to t2, and from time t2 to t3. The target current value and the current value signal Iw are compared, and a difference signal corresponding to the difference current value is output.
デューティ決定手段27では、電流値比較手段26から出力される差分信号に基づきPWM信号のデューティ値が決定され、決定されたデューティ値に相当する信号が出力される。すなわち、デューティ決定手段27は、目標電流値と、選択されたいずれか一つの電流値信号に基づきデューティ値を決定する。そして、PWM信号出力手段28は、デューティ決定手段27により決定されたデューティ値のPWM信号を出力する。
The
スイッチ信号出力手段29は、通電タイミング出力手段22から出力される通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)、およびPWM信号出力手段28から出力されるPWM信号に基づき第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)を形成し、形成された第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)を3相インバータ回路10に供給する。ここで、第1のスイッチ信号Uhsはスイッチ素子UHに、第2のスイッチ信号Vhsはスイッチ素子VHに、第3のスイッチ信号Whsはスイッチ素子WHに供給され、第4のスイッチ信号Ulsはスイッチ素子Ulに、第5のスイッチ信号Vlsはスイッチ素子Vlに、第6のスイッチ信号Wlsはスイッチ素子Wlに供給される。
The switch signal output means 29 is based on the energization timing signals (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, Wl) output from the energization timing output means 22 and the PWM signal output from the PWM signal output means 28 from the first. A sixth switch signal (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) is formed, and the formed first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) are formed as a three-phase inverter. Supply to
第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)は、通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)に対応し、それぞれ電気角360度ごとに電気角120度に亘りオン区間となる。そして、第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)は、前半の電気角60度において常時オン区間となり、通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)に基づき、後半の電気角60度においてPWM信号出力手段28から出力されるPWM信号が形成されるPWM区間となる。また、第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)は、通電タイミング信号(Uh,Vh,Wh,Ul,Vl,Wl)に基づき、それぞれ予め定められた順にオン区間となる。 The first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, and Wls) correspond to the energization timing signals (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, and Wl), and each at an electrical angle of 360 degrees. It becomes an ON section over an electrical angle of 120 degrees. The first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) are always on during the first electrical angle of 60 degrees, and the energization timing signals (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl). , Wl), the PWM interval in which the PWM signal output from the PWM signal output means 28 is formed at the electrical angle of 60 degrees in the latter half is formed. Further, the first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) are based on energization timing signals (Uh, Vh, Wh, Ul, Vl, Wl), respectively, in a predetermined order. It becomes an on section.
本実施形態では、例えば、図3に示されるように、第1のスイッチ信号Uhsは、通電タイミング信号Uhに対応して、電気角120度に対応する時刻t5からt7においてオン区間となる。そして、第1のスイッチ信号Uhsは、時刻t5から通電切替信号Vlの「オン切替信号」または通電切替信号Wlの「オフ切替信号」が形成される時刻t6までの前半の電気角60度においては、常時オン区間となり、時刻t6から時刻t7までの後半の電気角60度においては、PWM区間となる。 In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 3, the first switch signal Uhs becomes an on period from time t5 to t7 corresponding to the electrical angle of 120 degrees corresponding to the energization timing signal Uh. The first switch signal Uhs has an electrical angle of 60 degrees in the first half from time t5 to time t6 when the “on switching signal” of the energization switching signal Vl or the “off switching signal” of the energization switching signal Wl is formed. In the latter half electrical angle of 60 degrees from time t6 to time t7, it is a PWM section.
また、第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)は、予め定められた第5、第3、第4、第2、第6、第1、第5・・・のスイッチ信号(Vls,Whs,Uls,Vhs,Wls,Uhs,Vls・・・)の順にオン区間となる。 The first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) are predetermined fifth, third, fourth, second, sixth, first, fifth,. .. Are turned on in the order of switch signals (Vls, Whs, Uls, Vhs, Wls, Uhs, Vls...).
上記のように、モータ制御装置1において、前半の常時オン区間と後半のPWM区間とから構成されるオン区間を有する第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)は、3相インバータ回路10に供給され、この第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)により、3相インバータ回路10のスイッチ素子(UH,VH,WH,UL,VL,WL)は、オンオフ動作する。
As described above, in the
以下、図4から図7に基づきこのモータ制御装置1の有する効果について説明する。図4は、第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)の代わりに、電気角120度に亘り「常時PWM区間」となる第11から第13のスイッチ信号(Uhs’,Vhs’,Whs’)と、電気角120度に亘り「常時オン区間」となる第14から第16のスイッチ信号(Uls’,Vls’,Wls’)とを、3相インバータ回路10に供給したときに、SRモータ1000に流れる第11および第12の制御電流(Iu’,Iv’)を示すものである。なお、電流値比較手段へ出力される電流値信号は時刻t1からt3においてはIw、時刻t3からt5においてはIv、時刻t5からt7においてはIuである。
Hereinafter, the effects of the
図4に示されるように、第11から第16のスイッチ信号(Uhs’,Vhs’,Whs’,Uls’,Vls’,Wls’)を3相インバータ回路10に供給した場合、SRモータ1000に流れる第11および第12の制御電流(Iu’,Iv’)の実際の電流波形は、同図にて点線で示す理想的な電流波形に対し、波形が大きく異なってしまう。すなわち、第11の制御電流Iu’は時刻t3からt4において、第12の制御電流Iv’は時刻t1からt2において、電流値が目標電流値I0を超えている過剰電流の時間帯がある。また、第11の制御電流Iu’は時刻t1からt2において、第12の制御電流Iv’は時刻t5からt6において、電流値の減衰が十分でない減衰不足の時間帯がある。
As shown in FIG. 4, when the 11th to 16th switch signals (Uhs ′, Vhs ′, Whs ′, Uls ′, Vls ′, Wls ′) are supplied to the three-
上記のように過剰電流がモータ制御装置に流れると、モータ制御装置に用いられているスイッチ素子(UH、VH、WH、UL、VL、WL)を破損させる原因となる。また、同図に示すように時刻t1からt2において、直列に接続されたU相およびV相コイル(U,V)のインダクタンスLが減少する時間帯において、U相およびV相コイル(U,V)を流れる第11の制御電流Iu’の電流値の減衰が不十分であるため、ロータ120の制御回転方向と逆の方向にブレーキ力が作用する。このため、SRモータ1000の出力性能が低下される。
When excessive current flows through the motor control device as described above, the switch elements (UH, VH, WH, UL, VL, WL) used in the motor control device may be damaged. Further, as shown in the figure, the U-phase and V-phase coils (U, V) in the time zone in which the inductance L of the U-phase and V-phase coils (U, V) connected in series decreases from time t1 to t2. ) Is insufficiently attenuated, the braking force acts in a direction opposite to the control rotation direction of the
図5に基づき、第11から第16のスイッチ信号(Uhs’,Vhs’,Whs’,Uls’,Vls’,Wls’)を3相インバータ回路10に供給した場合に、制御電流の減衰不足が生じてしまうことにつき説明する。図4に示すように、U相コイルUからV相コイルVに第11の制御電流Iu’が供給された後に、時刻t1において引き続き、W相
コイルWからV相コイルVに第12の制御電流Iv’を供給する時刻t1の前後において、第15のスイッチ信号(Vls’)により、スイッチ素子VLはオン状態となる。スイッチ素子WHはPWM駆動されるためスイッチ素子WHがオフのときは、時刻t1以前にU相コイルUからV相コイルVに流れていた第11の制御電流Iu’は、スイッチ素子VLからスイッチ素子ULを経る電気回路を還流してしまい、電流値の減衰が不十分となる。
When the eleventh to sixteenth switch signals (Uhs ′, Vhs ′, Whs ′, Uls ′, Vls ′, Wls ′) are supplied to the three-
一方、図6に示されるように、第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)を3相インバータ回路10に供給した場合、SRモータ1000に流れる第1および第1の制御電流(Iu,Iv)の実際の電流波形は、同図にて点線で示す理想的な電流波形に対し、両者の波形が近似する。すなわち、第1の制御電流Iuにおける時刻t3からt4において、また、第2の制御電流Ivにおける時刻t1からt2において、他の時間帯と同様に電流値が目標電流値I0を超えることが抑制されており、制御電流(Iu,Iv)は、目標電流値I0を超えることがない。また、第1の制御電流Iuは時刻t1からt2において、第12の制御電流Ivは時刻t5からt6において、電流値が十分に減衰されている。
On the other hand, when the first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) are supplied to the three-
上記のように制御電流(Iu,Iv)は、目標電流値I0を超えることがないため、モータ制御装置に用いられているスイッチ素子(UH、VH、WH、UL、VL、WL)が破損されることがない。また、同図に示すように時刻t1からt2において、直列に接続されたU相およびV相コイル(U,V)のインダクタンスLが減少する時間帯において、U相およびV相コイル(U,V)を流れる第11の制御電流Iu’の電流値の減衰が十分であるため、ロータ120の制御回転方向と逆の方向にブレーキ力が作用しない。このため、SRモータ1000の出力性能が向上する。
Since the control current (Iu, Iv) does not exceed the target current value I0 as described above, the switch elements (UH, VH, WH, UL, VL, WL) used in the motor control device are damaged. There is nothing to do. Further, as shown in the figure, the U-phase and V-phase coils (U, V) in the time zone in which the inductance L of the U-phase and V-phase coils (U, V) connected in series decreases from time t1 to t2. ) Is sufficiently attenuated, the braking force does not act in the direction opposite to the control rotation direction of the
図7に基づき、第1から第6のスイッチ信号(Uhs,Vhs,Whs,Uls,Vls,Wls)を3相インバータ回路10に供給した場合に、制御電流の減衰が十分となることにつき説明する。図6に示すように、U相コイルUからV相コイルVに第1の制御電流Iuが供給された後に、時刻t1において引き続き、W相コイルWからV相コイルVに第2の制御電流Ivを供給する場合において、時刻t1以前は、第5のスイッチ信号Vlsによりスイッチ素子VLが常時オン状態となる。そして、時刻t1以降は、第3のスイッチ素子信号Whsによりスイッチ素子WHが常時オン状態となり、第5のスイッチ信号Vlsによりスイッチ素子VLはPWM駆動される。
Based on FIG. 7, it will be described that when the first to sixth switch signals (Uhs, Vhs, Whs, Uls, Vls, Wls) are supplied to the three-
このため、時刻t1以前にU相コイルUからV相コイルVに流れていた第1の制御電流Iuは、スイッチ素子VLがオフのときは、スイッチ素子ULから順にU相コイルU、V相コイルV、スイッチ素子VHを経る電気回路から電源BTへと流れ、電流値の減衰が十分となる。 Therefore, the first control current Iu flowing from the U-phase coil U to the V-phase coil V before time t1 is the U-phase coil U and V-phase coil in order from the switch element UL when the switch element VL is off. V flows from the electric circuit passing through the switching element VH to the power source BT, and the current value is sufficiently attenuated.
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、本実施形態において、U相、V相、W相コイル(U,V,W)は、スター結線構造であるが、これに限らずデルタ結線構造であってよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. For example, in this embodiment, the U-phase, V-phase, and W-phase coils (U, V, W) have a star connection structure, but are not limited to this, and may have a delta connection structure.
1 モータ制御装置
10 3相インバータ回路
20 制御部(マイコン)
21 位置検出手段
22 通電タイミング出力手段
23 電流値検出手段
24 電流値選択手段
25 電流指令値検出手段
26 電流値比較手段
27 デューティ決定手段
28 PWM信号出力手段
29 スイッチ信号出力手段
100 SRモータ
110 ステータ
111 ステータコア
112 ステータコア本体
113 ステータ突極
114 コイル
120 ロータ
121 ロータコア
122 ロータコア本体
123 ロータ突極
124 シャフト
1000 モータ装置
U U相コイル
V V相コイル
W W相コイル
M 巻き線
Su 第1のハーフブリッジ
Sv 第2のハーフブリッジ
Sw 第3のハーフブリッジ
UH スイッチ素子
UL スイッチ素子
VH スイッチ素子
VL スイッチ素子
WH スイッチ素子
WL スイッチ素子
Us 電流センサ
Vs 電流センサ
Ws 電流センサ
Rs 回転センサ
CA キャパシタ
BT 電源
DESCRIPTION OF
21 position detection means 22 energization timing output means 23 current value detection means 24 current value selection means 25 current command value detection means 26 current value comparison means 27 duty determination means 28 PWM signal output means 29 switch signal output means 100
UU phase coil
VV phase coil
WW phase coil
M winding Su first half bridge Sv second half bridge Sw third half bridge
UH Switch element UL Switch element VH Switch element VL Switch element WH Switch element WL Switch element Us Current sensor Vs Current sensor Ws Current sensor Rs Rotation sensor CA Capacitor BT Power supply
Claims (4)
前記スイッチトリラクタンスモータに備わるロータの回転を検出し、回転信号を出力する回転センサと、
前記回転信号に基づき回転位置信号を生成し、前記回転位置信号を出力する位置検出手段と、
前記回転位置信号に基づき、電気角略60度ごとに形成される切替信号を有する通電タイミング信号を生成し、前記通電タイミング信号を出力する通電タイミング出力手段と、
所定のデューティ値のPWM信号を出力するPWM信号出力手段と、
前記通電タイミング信号の前記切替信号と前記PWM信号に基づき、電気角略360度ごとに電気角略120度に亘りオン区間となるとともに、前半の電気角略60度において常時オン区間となり、後半の電気角略60度においてPWM区間となる第1から第6のスイッチ信号を生成し、前記スイッチ信号を出力するスイッチ信号出力手段と、
前記スイッチ信号に基づき、前記スイッチトリラクタンスモータに備わる前記巻き線に第1から第3の制御電流を選択的に供給する3相インバータ回路と、を備えるモータ制御装置。 In a motor control device for supplying a control current to a switched reluctance motor having a winding formed by a U-phase coil, a V-phase coil and a W-phase coil connected to each other,
A rotation sensor that detects rotation of a rotor provided in the switched reluctance motor and outputs a rotation signal;
Position detecting means for generating a rotational position signal based on the rotational signal and outputting the rotational position signal;
Energization timing output means for generating an energization timing signal having a switching signal formed at an electrical angle of approximately 60 degrees based on the rotational position signal and outputting the energization timing signal;
PWM signal output means for outputting a PWM signal having a predetermined duty value;
Based on the switching signal of the energization timing signal and the PWM signal, the electric angle is approximately 120 degrees for every 360 degrees, the electric angle is approximately 120 degrees, and the first half of the electric angle is approximately 60 degrees. Switch signal output means for generating first to sixth switch signals that become PWM sections at an electrical angle of approximately 60 degrees and outputting the switch signals;
A motor control device comprising: a three-phase inverter circuit that selectively supplies first to third control currents to the windings of the switched reluctance motor based on the switch signal.
前記通電タイミング信号の前記切替信号に基づき、電気角略60度ごとに前記第1から第3の制御電流のいずれか一つを順に選択し、選択されたいずれか一つの制御電流に対応する電流値信号を出力する電流値選択手段と、
目標電流値と前記選択されたいずれか一つの電流値信号に基づき前記デューティ値を決定するデューティ決定手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 First to third current sensors for detecting current values of the first to third control currents supplied to the switched reluctance motor;
Based on the switching signal of the energization timing signal, any one of the first to third control currents is sequentially selected every approximately 60 degrees of electrical angle, and a current corresponding to any one of the selected control currents Current value selection means for outputting a value signal;
The motor control device according to claim 1, further comprising: a duty determining unit that determines the duty value based on a target current value and the selected one of the current value signals.
前記巻き線は、スター結線構造であることを特徴とするモータ装置。 A motor control device according to any one of claims 1 to 3 and a winding having a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil connected to each other and supplied with a control current from the motor control device. In a motor device comprising a switched reluctance motor,
The said winding is a star connection structure, The motor apparatus characterized by the above-mentioned.
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