JP2011045217A - Brushless motor drive - Google Patents

Brushless motor drive Download PDF

Info

Publication number
JP2011045217A
JP2011045217A JP2009193304A JP2009193304A JP2011045217A JP 2011045217 A JP2011045217 A JP 2011045217A JP 2009193304 A JP2009193304 A JP 2009193304A JP 2009193304 A JP2009193304 A JP 2009193304A JP 2011045217 A JP2011045217 A JP 2011045217A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
rotor
signal
current
brushless motor
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
JP2009193304A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiro Shimizu
文博 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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 Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2009193304A priority Critical patent/JP2011045217A/en
Publication of JP2011045217A publication Critical patent/JP2011045217A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brushless motor drive which can reduces an adjustment time, without causing increase in the manufacturing cost. <P>SOLUTION: The brushless motor drive includes a bridge circuit 2, a hole IC 31 serving as a position detecting means, a phase generating means 4, a current detecting means 5, a speed detecting means 6, a speed comparing means 7, a speed controlling means 8, a drive signal generating means 9 and a lead angle adjusting means 10. The lead angle adjusting means 10 converts detected currents c1 and c2 into DC detected currents which are defined on a d-q rotary coordination system, based on a position signal a, and adjusts a lead angle rate f based on the DC detected currents. As a result, since optimum lead angle adjustment is performed for each of a plurality of devices having different characteristics and eliminates the need for detecting the maximum of a sine waveform, adjustment time is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスモータを回転させるために、コイルに周期的な正弦波電流を流し、回転子の回転位置と正弦波電流の位相差を調整する、進み角調整を行うブラシレスモータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a brushless motor driving apparatus that adjusts a lead angle by flowing a periodic sine wave current through a coil to adjust a phase difference between a rotational position of a rotor and a sine wave current in order to rotate a brushless motor.

ブラシレスモータ駆動において、トルク変動の減少や静穏化を目的として、電機子コイルに正弦波状の電流を流す正弦波駆動が多く用いられている。その構成例を図17、図4、図5を用いて説明する。
まず図17に従来における装置の構成例を示す。ブラシレスモータ1は、例えば3相の電機子コイルがY結線され、前記電機子コイルに対向する位置に回転子である永久磁石が配置されているとする。
ブリッジ回路2は、複数のスイッチング素子とダイオードで構成され、ブラシレスモータ1の電機子コイルに接続されている。位置検出手段3は、多くの場合ホールICが用いられ、ブラシレスモータの回転子の位置を検出し、周期的な位置信号aを出力する。
エンコーダ41は、前記回転子の軸に接続され、前記回転子の位置の変化に応じた位置変化信号gを出力する。位相生成手段4は、位置信号a及び位置変化信号gに応じて、位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0を出力する。
In the brushless motor drive, a sine wave drive in which a sine wave current is supplied to the armature coil is often used for the purpose of reducing torque fluctuation and quieting. An example of the configuration will be described with reference to FIGS. 17, 4, and 5.
First, FIG. 17 shows a configuration example of a conventional apparatus. In the brushless motor 1, for example, a three-phase armature coil is Y-connected, and a permanent magnet as a rotor is disposed at a position facing the armature coil.
The bridge circuit 2 includes a plurality of switching elements and diodes, and is connected to the armature coil of the brushless motor 1. In many cases, the position detection means 3 uses a Hall IC, detects the position of the rotor of the brushless motor, and outputs a periodic position signal a.
The encoder 41 is connected to the shaft of the rotor and outputs a position change signal g corresponding to a change in the position of the rotor. The phase generation means 4 outputs absolute phase information b0 within one cycle of the position signal a in accordance with the position signal a and the position change signal g.

速度検出手段6は、位置変化信号gに応じて、前記回転子の回転速度を検出し、検出速度d0を出力する。速度比較手段7は、目標速度d1と検出速度d0とを比較して、速度差d2を出力する。
速度制御手段8は、速度差d2に基づいて回転子が目標速度に追従するよう駆動電圧信号eを出力する。加算手段11は、絶対位相情報b0にオフセットである進角量fを加算した絶対位相情報(進角後)b1を出力する。
駆動信号生成手段9は、絶対位相情報(進角後)b1に基づき、振幅が規格化され、互いに電気角120度の位相差をもつ3相の正弦波波形を生成し、図4に示すように、前記3相の正弦波波形は駆動電圧信号eを乗じた信号Vu、Vv、Vwを、搬送波である三角波Vtと比較することによりPWM変調し、さらに図5に示すように(U相のみ図示する)、前記PWM変調された正弦波波形に基づいて、ブリッジ回路2における各相の上側アームのスイッチング素子駆動信号UH、及び貫通電流防止区間tdを付加した、下側アームのスイッチング素子の駆動信号を出力する。
以上が、従来におけるブラシレスモータを正弦波駆動する装置の構成例である。
The speed detecting means 6 detects the rotational speed of the rotor according to the position change signal g and outputs a detected speed d0. The speed comparison means 7 compares the target speed d1 with the detected speed d0 and outputs a speed difference d2.
The speed control means 8 outputs a drive voltage signal e so that the rotor follows the target speed based on the speed difference d2. The adding means 11 outputs absolute phase information (after advance) b1 obtained by adding the advance amount f as an offset to the absolute phase information b0.
Based on the absolute phase information (after advance) b1, the drive signal generation means 9 generates a three-phase sine wave waveform with a normalized amplitude and a phase difference of 120 degrees from each other, as shown in FIG. Further, the three-phase sine wave waveform is PWM-modulated by comparing the signals Vu, Vv, and Vw multiplied by the drive voltage signal e with the triangular wave Vt that is the carrier wave, and as shown in FIG. Based on the PWM-modulated sine wave waveform, the switching device driving signal UH for the upper arm of each phase in the bridge circuit 2 and the driving device for the lower arm switching device are added with the through current prevention section td. Output a signal.
The above is a configuration example of a conventional device for driving a brushless motor with a sine wave.

以下、前記進角量fを決定する進み角調整について説明する。正弦波駆動においては、前記電機子コイルに発生する誘起電圧と正弦波電流の位相差によって、モータの駆動効率が著しく低下する問題がある。
そこで、誘起電圧と正弦波電流の位相差を最適に設定するため、前記絶対位相情報に応じた、前記駆動信号の位相を調整する進み角調整が行われる。
例えば、第1の進み角調整の従来手法について説明する。前述の駆動装置の構成により速度制御された状態において、絶対位相情報b0に加算する進角量fを、前記正弦波電流の振幅が最小になるように調整する。
以下、図17を用いて構成例を説明する。電流振幅検出手段51はピークホールド回路(図示せず)を備え、電機子コイルを流れる正弦波電流について、前記ピークホールド回路により前記正弦波電流の振幅を検出し、検出電流振幅c0を出力する。
進角調整手段10は、前記検出電流振幅c0が最小となるように前記進角量fを調整する。
Hereinafter, the advance angle adjustment for determining the advance angle amount f will be described. In the sine wave drive, there is a problem that the drive efficiency of the motor is remarkably lowered due to the phase difference between the induced voltage generated in the armature coil and the sine wave current.
Therefore, in order to optimally set the phase difference between the induced voltage and the sine wave current, advance angle adjustment is performed to adjust the phase of the drive signal in accordance with the absolute phase information.
For example, a conventional method for adjusting the first advance angle will be described. In a state where the speed is controlled by the configuration of the driving device described above, the advance amount f to be added to the absolute phase information b0 is adjusted so that the amplitude of the sine wave current is minimized.
Hereinafter, a configuration example will be described with reference to FIG. The current amplitude detection means 51 includes a peak hold circuit (not shown), detects the amplitude of the sine wave current with respect to the sine wave current flowing through the armature coil, and outputs a detected current amplitude c0.
The advance angle adjusting means 10 adjusts the advance angle amount f so that the detected current amplitude c0 is minimized.

次に、第2の進み書角調整の従来手法について説明する。あらかじめ実験や数式モデルの計算により、速度検出手段の出力する検出速度と、速度制御手段の出力する駆動電圧信号の値に応じた、最適な進み角調整値のデータテーブルを作成し、各駆動装置においてモータを正弦波駆動し、前記検出速度と駆動電圧信号の値から、前記データテーブルに基づいて、前記進角量fを最適と推定される値に設定することにより、短時間で進み角調整を行う(例えば特許文献1参照)。   Next, a conventional method for adjusting the second advance writing angle will be described. A data table of optimum advance angle adjustment values corresponding to the detection speed output from the speed detection means and the value of the drive voltage signal output from the speed control means is created in advance by experiment or calculation of a mathematical model. The sine wave drive of the motor is performed, and the advance angle is adjusted in a short time by setting the advance amount f to a value that is estimated to be optimal based on the data table from the detected speed and the value of the drive voltage signal. (For example, refer to Patent Document 1).

前記第1の進み角調整の従来手法においては、進み角調整をおこなうために、正弦波電流の振幅を検出する必要があるが、正弦波電流の位相は、進角量により変化するため、正弦波電流の波形が最大となるタイミングを知ることができない。
そのため、ピークホールド回路等の正弦波電流の最大値を検出する手段が必要になり、コストの増加になる。また、正弦波波形の最大値は、正弦波波形1周期に1度しか測定できないため、調整に時間を要するという問題があった。
前記第2の進み角調整の従来手法においては、実機実験や数式モデルの計算により得た調整値を用いて作成したデータテーブルに基づいて、進角量を決定する。
しかしながら、量産等により装置が複数存在する場合、前記データテーブルに格納する調整値を求めた実機や数式モデルと、実際の装置の特性には誤差が存在し、進角量は最適に設定されるとは限らないという問題があった。
In the first conventional method for adjusting the advance angle, it is necessary to detect the amplitude of the sine wave current in order to adjust the advance angle. However, since the phase of the sine wave current varies depending on the amount of advance, The timing at which the waveform of the wave current becomes maximum cannot be known.
Therefore, a means for detecting the maximum value of the sine wave current, such as a peak hold circuit, is required, resulting in an increase in cost. Further, since the maximum value of the sine wave waveform can be measured only once in one cycle of the sine wave waveform, there is a problem that adjustment takes time.
In the second conventional method for adjusting the advance angle, the amount of advance angle is determined based on a data table created using an adjustment value obtained by an actual machine experiment or calculation of a mathematical model.
However, when there are a plurality of devices due to mass production or the like, there is an error in the characteristics of the actual device or mathematical model for which the adjustment value stored in the data table is obtained and the actual device, and the advance amount is optimally set. There was a problem that it was not always.

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたもので、製造コストの増加を来たすことなく調整時間の短縮を図ることができるブラシレスモータ駆動装置の提供を、その目的とする。
また、本発明は、固体毎に最適な進み角調整が可能であるとともに、調整時間の短縮を図ることができるブラシレスモータ駆動装置の提供を、その目的とする。
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a brushless motor driving device capable of shortening the adjustment time without increasing the manufacturing cost.
Another object of the present invention is to provide a brushless motor driving device that can adjust the lead angle optimally for each solid and can shorten the adjustment time.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号aを出力する位置検出手段と、前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0を出力する位相生成手段と、前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、2つの相の検出電流c1、c2を出力する電流検出手段と、前記回転子の回転速度に応じて検出速度d0を出力する速度検出手段と、前記回転子の目標速度d1と前記検出速度d0とを比較し、速度差d2を出力する速度比較手段と、前記速度差d2に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号eを出力する速度制御手段と、前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報b0と、前記絶対位相情報に所定のオフセットを与える進角量fとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、前記検出電流c1、c2を、前記位置信号aに基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量fを調整する進角調整手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a brushless motor driving device that rotates a rotor by causing a periodic current to flow through an armature coil of a plurality of phases according to a rotational position of the rotor. A switching circuit and a diode configured to supply a current to the armature coil, position detecting means for outputting a periodic position signal a according to the position of the rotor, and rotation of the rotor Phase generating means for outputting absolute phase information b0 within one cycle of the position signal a according to a signal based on the position, and detection currents c1 and c2 of two phases according to the phase current flowing through the armature coil The current detection means for outputting, the speed detection means for outputting the detection speed d0 according to the rotation speed of the rotor, the target speed d1 of the rotor and the detection speed d0 are compared, and the speed difference d2 is output. Speed comparison means, speed control means for outputting a drive voltage signal e so that the rotational speed of the rotor follows a target speed in accordance with the speed difference d2, and a sine wave current applied to the armature coil. The driving signal generation that outputs the switching element driving signal that drives the switching element of the bridge circuit according to the absolute phase information b0 and the advance amount f that gives a predetermined offset to the absolute phase information so as to flow And an advance angle adjusting means for converting the detected currents c1 and c2 into a DC detection current of a dq rotation coordinate system based on the position signal a and adjusting the advance amount f based on the DC detection current. It is characterized by providing.

請求項2記載の発明は、回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号aを出力する位置検出手段と、
前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0を出力する位相生成手段と、前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、2つの相の検出電流c1、c2を出力する電流検出手段と、前記回転子の回転速度に応じて検出速度d0を出力する速度検出手段と、前記回転子の目標速度d1と前記検出速度d0とを比較し、速度差d2を出力する速度比較手段と、前記速度差d2に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号eを出力する速度制御手段8と、前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報b0と、前記絶対位相情報b0に所定のオフセットを与える進角量fとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記検出電流c1、c2を、前記絶対位相情報b0に基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量fを調整する進角調整手段と、を備えることを特徴とする。
The invention described in claim 2 is a brushless motor driving apparatus that rotates a rotor by causing a periodic current to flow through an armature coil of a plurality of phases in accordance with a rotational position of the rotor, and includes a switching element and a diode. A bridge circuit for supplying a current to the armature coil, a position detection means for outputting a periodic position signal a according to the position of the rotor,
Phase generation means for outputting absolute phase information b0 within one cycle of the position signal a according to a signal based on the rotational position of the rotor, and detection of two phases according to a phase current flowing through the armature coil The current detection means for outputting the currents c1 and c2, the speed detection means for outputting the detection speed d0 according to the rotation speed of the rotor, the target speed d1 of the rotor and the detection speed d0 are compared, Speed comparison means for outputting a difference d2, speed control means 8 for outputting a drive voltage signal e so that the rotational speed of the rotor follows a target speed in accordance with the speed difference d2, and the armature coil A switching element for driving the switching element of the bridge circuit according to the absolute phase information b0 and an advance amount f that gives a predetermined offset to the absolute phase information b0 so that a sine wave current flows in Drive signal generating means for outputting a motion signal,
An advance angle adjusting means for converting the detected currents c1 and c2 into a DC detection current of a dq rotation coordinate system based on the absolute phase information b0 and adjusting the advance amount f based on the DC detection current; It is characterized by providing.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のブラシレスモータ駆動装置において、前記位置検出手段は、ホールセンサであることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したエンコーダの出力パルスをカウントし、前記位置信号aに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報b0を出力することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the brushless motor driving device according to the first or second aspect, the position detecting means is a Hall sensor.
According to a fourth aspect of the present invention, in the brushless motor driving device according to any one of the first to third aspects, the phase generating means outputs an output pulse of the encoder synchronized with the rotational position of the rotor. And having the counter loaded with a predetermined value in accordance with the position signal a, and outputting the absolute position information b0 in accordance with the count value of the counter.

請求項5記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したレゾルバの出力パルスをカウントし、前記位置信号aに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報b0を出力することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、前記位相検出手段は、前記位置信号aに位相同期して、前記位置信号の1周期内の絶対位相情報b0を出力するPLL(Phase Locked Loop)からなることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the brushless motor driving device according to any one of the first to third aspects, the phase generating means outputs an output pulse of the resolver synchronized with the rotational position of the rotor. And having the counter loaded with a predetermined value in accordance with the position signal a, and outputting the absolute position information b0 in accordance with the count value of the counter.
A sixth aspect of the present invention is the brushless motor driving device according to any one of the first to third aspects, wherein the phase detecting means is phase-synchronized with the position signal a and the position signal It is characterized by comprising a PLL (Phase Locked Loop) that outputs absolute phase information b0 within one period.

本発明によれば、ブラシレスモータを正弦波駆動する装置の進み角調整において、速度制御している状態で、検出した相電流及び回転子の位置を示す情報に基づいて、周期的に変化する相電流を、d-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量を調整する進角調整手段を構成することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整が可能であり、かつ正弦波波形の最大値を検出する必要がないため、調整時間を短縮することができる。
さらに、正弦波波形を生成するための絶対位置情報を位置信号のみから生成するため、位置変化検出手段が不要となり、装置の製造コストを下げることができる。
According to the present invention, in the advance angle adjustment of a device that drives a brushless motor with a sine wave, a phase that periodically changes based on the detected phase current and information indicating the position of the rotor in the state of speed control. By converting an electric current into a DC detection current of a dq rotating coordinate system and configuring an advance angle adjustment unit that adjusts the advance amount based on the DC detection current, it is possible for each of a plurality of devices having different characteristics to Therefore, it is possible to adjust the lead angle optimum for the sine wave, and it is not necessary to detect the maximum value of the sine wave waveform, so that the adjustment time can be shortened.
Furthermore, since the absolute position information for generating the sine wave waveform is generated only from the position signal, the position change detecting means becomes unnecessary, and the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.

本発明の第1の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a brushless motor driving apparatus according to a first embodiment of the present invention. 電機子コイルの誘起電圧とホールICの出力の位相関係を示す図である。It is a figure which shows the phase relationship of the induced voltage of an armature coil, and the output of Hall IC. 第1の実施形態及び第2の実施形態における位相生成手段の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the phase generation means in 1st Embodiment and 2nd Embodiment. 駆動信号生成手段が生成する正弦波波形を示す図である。It is a figure which shows the sine wave waveform which a drive signal production | generation means produces | generates. 駆動信号生成手段においてスイッチング素子駆動信号の生成を示す図である。It is a figure which shows the production | generation of a switching element drive signal in a drive signal production | generation means. 3軸固定座標系と2軸回転座標系の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a 3-axis fixed coordinate system and a 2-axis rotation coordinate system. 進み角調整の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of a lead angle adjustment. 第2の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。It is a block diagram of a brushless motor driving apparatus according to the second embodiment. 第3の実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of a brushless motor drive device according to a third embodiment. 第3の実施形態におけるPLLの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of PLL in 3rd Embodiment. 第3の実施形態におけるPLLの動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of PLL in 3rd Embodiment. 速度制御手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a speed control means. 進角量が最適の場合の相電流値の波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of a waveform of the phase current value in case an advance amount is optimal. 進角量が最適の場合の座標変換後の波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of a waveform after coordinate conversion in case an advance amount is optimal. 進角量が最適でない場合の相電流値の波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of a waveform of a phase current value in case an advance amount is not optimal. 進角量が最適でない場合の座標変換後の波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of a waveform after coordinate conversion in case an advance amount is not optimal. 従来におけるブラシレスモータ駆動装置の構成ブロック図である。It is a block diagram of a conventional brushless motor driving device.

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
ブラシレスモータ1は、3相の電機子コイルがY結線され、電機子コイルに対向する位置に永久磁石が配された回転子をもち、回転子の位置に従って周期的な電流を電機子コイルに流すことにより、回転子が回転する。なお、本実施形態におけるブラシレスモータ1は、永久磁石によるコイルを貫く磁束が回転子の位置に対して正弦波状に変化する、磁束正弦波分布であり、また、表面磁石型モータ(以下、SPMと表記する)とする。
ブリッジ回路2は、上側アームと下側アームそれぞれのスイッチング素子とダイオードで構成される、3相のフルブリッジ回路であり、ブラシレスモータ1の電機子コイルに接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a brushless motor driving device according to the present embodiment.
The brushless motor 1 has a rotor in which a three-phase armature coil is Y-connected and a permanent magnet is disposed at a position facing the armature coil, and a periodic current is passed through the armature coil according to the position of the rotor. As a result, the rotor rotates. The brushless motor 1 in this embodiment has a magnetic flux sine wave distribution in which a magnetic flux passing through a coil of a permanent magnet changes in a sine wave shape with respect to the position of the rotor. Notation).
The bridge circuit 2 is a three-phase full bridge circuit including switching elements and diodes of the upper arm and the lower arm, and is connected to the armature coil of the brushless motor 1.

位置検出手段としてのホールIC3は、回転子の位置を検出し、位置信号aを出力する。位置信号aは、3相のホール信号Hu、Hv、Hwからなり、前記ホール信号は、互いに120度の位相差を持つ2値信号である。また、回転子の回転時において、U相、V相、W相の各相の電機子コイルに発生する誘起電圧をEu、Ev、Ewとしたとき、前記ホール信号と誘起電圧の位相関係を図2に示す。
エンコーダ41は、回転子の軸に接続され、回転子の位置の変化に応じて、パルス信号である、位置変化信号gを出力する。エンコーダ41の回転子位置検出分解能は、回転子1回転につき、回転子の極ペア数の192倍のパルスを出力する。なお、エンコーダでなく、レゾルバでも回転子位置変化に対するパルス数が同じならば、同様である。
ホールIC3からの位置信号aと、エンコーダ41からの位置変化信号gは、「回転子の回転位置に基づく信号」である。
The Hall IC 3 as position detecting means detects the position of the rotor and outputs a position signal a. The position signal a is composed of three-phase hall signals Hu, Hv, and Hw, which are binary signals having a phase difference of 120 degrees from each other. In addition, when the induced voltages generated in the armature coils of the U-phase, V-phase, and W-phase during rotation of the rotor are Eu, Ev, and Ew, the phase relationship between the Hall signal and the induced voltage is illustrated. It is shown in 2.
The encoder 41 is connected to the rotor shaft, and outputs a position change signal g, which is a pulse signal, in response to a change in the rotor position. The rotor position detection resolution of the encoder 41 outputs 192 times the number of rotor pole pairs per rotation of the rotor. Note that the same applies to the resolver, not the encoder, as long as the number of pulses for the rotor position change is the same.
The position signal a from the Hall IC 3 and the position change signal g from the encoder 41 are “signals based on the rotational position of the rotor”.

位相生成手段4は、前記位置信号a及び前記位置変化信号gに基づいて、前記位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0を出力する。絶対位置情報b0は、位置信号aの1周期を192カウント(以下、[cnt]と表記する)の分解能で表し、位置信号1周期は電気角360度であり、換算式を式1で示す。   The phase generation means 4 outputs absolute phase information b0 within one period of the position signal a based on the position signal a and the position change signal g. The absolute position information b0 represents one cycle of the position signal a with a resolution of 192 counts (hereinafter referred to as [cnt]), and one cycle of the position signal is an electrical angle of 360 degrees.

Figure 2011045217
Figure 2011045217

以下、図3、表1及び式1を用いて、絶対位置情報b0の生成について説明する。位相生成手段4は、内部にカウンタ手段を備え(図示せず)、入力される位置変化信号gのパルス数を、0−191[cnt]の範囲で繰り返しアップカウントする。但し、前記位置信号aのHu、Hv、Hwのいずれかに変化があった場合、Hu、Hv、Hwの値の組み合わせに従って、前記カウンタに所定の値をロードする。前記位置信号aの変化する点は位置信号aの1周期に6回あり、それぞれの場合に前記カウンタへロードする値を表1に示す。   Hereinafter, generation of the absolute position information b0 will be described with reference to FIG. 3, Table 1, and Expression 1. The phase generation unit 4 includes a counter unit (not shown) therein, and repeatedly counts up the number of pulses of the input position change signal g within a range of 0 to 191 [cnt]. However, when any of Hu, Hv, and Hw of the position signal a is changed, a predetermined value is loaded into the counter according to the combination of the values of Hu, Hv, and Hw. The position signal a changes at six points in one cycle of the position signal a. Table 1 shows values to be loaded to the counter in each case.

Figure 2011045217
Figure 2011045217

電流検出手段5は、電流検出トリガcdtを受けると、前記電機子コイルのU相とV相に流れる電流値を検出し、それぞれc1、c2として出力する。
速度検出手段6は、位置変化信号gのパルス間隔を測定し、前記パルス間隔に基づいた検出速度d0を出力する。
速度比較手段7は、目標速度d1と検出速度d0とを比較し、速度差d2を出力する。
速度制御手段8は、前記速度差d2に基づいて、回転子が目標速度に追従するよう駆動電圧信号eを出力する。例えば、図12に示すように速度比例系と速度積分位相系のフィルタで構成される。
加算手段11は、前記絶対位相情報b0にオフセットである進角量fを加算した絶対位相情報(進角後)b1を出力する。進角量fの単位は、前記絶対位相情報と同様に[cnt]であり、例えばb0=190[cnt]及びf=3[cnt]の場合はb1=1[cnt]となり、加算手段においても0−191[cnt]の範囲を繰り返すものとする。
進角調整手段10は、検出電流c1、c2及び位相信号aに基づいて、進角量fを最適に設定する。なお、最適な進角量を決定する動作については後述する。
駆動信号生成手段9は、前記絶対位相情報(進角後)b1に基づき、ブリッジ回路2のスイッチング素子の駆動信号を出力する。
Upon receiving the current detection trigger cdt, the current detection means 5 detects the current values flowing in the U phase and V phase of the armature coil and outputs them as c1 and c2, respectively.
The speed detector 6 measures the pulse interval of the position change signal g and outputs a detection speed d0 based on the pulse interval.
The speed comparison means 7 compares the target speed d1 with the detected speed d0 and outputs a speed difference d2.
The speed control means 8 outputs a drive voltage signal e so that the rotor follows the target speed based on the speed difference d2. For example, as shown in FIG. 12, it is composed of a speed proportional system and a speed integral phase system filter.
The adding means 11 outputs absolute phase information (after advance) b1 obtained by adding the advance amount f as an offset to the absolute phase information b0. The unit of the advance amount f is [cnt] similarly to the absolute phase information. For example, when b0 = 190 [cnt] and f = 3 [cnt], b1 = 1 [cnt]. The range 0-191 [cnt] shall be repeated.
The advance angle adjusting means 10 optimally sets the advance angle amount f based on the detected currents c1 and c2 and the phase signal a. The operation for determining the optimum advance amount will be described later.
The drive signal generator 9 outputs a drive signal for the switching element of the bridge circuit 2 based on the absolute phase information (after advance) b1.

以下、図4及び図5を用いて駆動信号生成手段の動作を説明する。まず、前記絶対位相情報(進角後)b1に基づき、振幅が規格化され、互いに電気角120度の位相差(64[cnt]の位相差)をもつ3相の正弦波波形を生成する。
次に、図4に示すように、前記3相の正弦波波形に前記駆動電圧信号eの値を乗じた信号Vu、Vv、Vwを、搬送波である三角波Vtと比較することによりPWM変調する。このとき、図5に示すように(U相のみ図示する)、前記搬送波Vtとの大小比較し、区間tdだけ遅れた信号をU相上側アームのスイッチング素子駆動信号UHとして出力する。
下側アームのスイッチング素子が上側アームに対して相補的に動作するように、前記駆動信号UHを反転し、ON区間の前後に区間tdを貫通電流防止のOFF区間を付加した、下側アームのスイッチング素子駆動信号ULを出力する。
以上が、本実施形態における、ブラシレスモータを正弦波駆動する装置の構成である。
Hereinafter, the operation of the drive signal generating means will be described with reference to FIGS. First, based on the absolute phase information (after advance) b1, the amplitude is normalized, and a three-phase sine wave waveform having a phase difference of 120 degrees in electrical angle (phase difference of 64 [cnt]) is generated.
Next, as shown in FIG. 4, PWM modulation is performed by comparing signals Vu, Vv, and Vw obtained by multiplying the three-phase sinusoidal waveform by the value of the drive voltage signal e with a triangular wave Vt that is a carrier wave. At this time, as shown in FIG. 5 (only the U phase is shown), the signal is compared with the carrier wave Vt, and a signal delayed by the interval td is output as the switching element drive signal UH for the U phase upper arm.
The drive signal UH is inverted so that the switching element of the lower arm operates in a complementary manner with respect to the upper arm, and a section td is added before and after the ON section to add a through current prevention OFF section. The switching element drive signal UL is output.
The above is the configuration of the apparatus for driving the brushless motor in a sine wave in the present embodiment.

以下、前記最適な進角量fを決定する、進角調整手段10の動作について説明する。まず、ブラシレスモータにおける相電流の座標変換について、図6、式2及び式3を用いて説明する。
3相の電機子コイルに流れる電流をそれぞれiu、iv、iwとすると、ブラシレスモータ1はY結線のため式2に示す関係がある。U相及びV相の相電流値を、UVW軸の3軸固定座標系から図6に示す関係にある、2軸回転座標系に変換することにより、前記2軸回転座標系において、前記ブラシレスモータ1が発生するトルクに寄与するトルク電流iqと、トルクに寄与しない無効電流idの2つの直流電流に変換される。このとき、図6及び式2から、式3に示す計算により前記座標変換が行われる。
図1において、c1がiuに、c2がivに対応している。また、図6及び式3中のθは、前記絶対位相情報b0を式1により角度に変換した値とする。
The operation of the advance angle adjusting means 10 for determining the optimum advance angle amount f will be described below. First, phase current coordinate conversion in a brushless motor will be described with reference to FIG.
Assuming that the currents flowing through the three-phase armature coils are iu, iv, and iw, respectively, the brushless motor 1 has the relationship shown in Equation 2 because it is Y-connected. The U-phase and V-phase phase current values are converted from the three-axis fixed coordinate system of the UVW axis to the two-axis rotary coordinate system having the relationship shown in FIG. 1 is converted into two direct currents, a torque current iq that contributes to the torque generated by 1 and a reactive current id that does not contribute to the torque. At this time, the coordinate conversion is performed by the calculation shown in Expression 3 from FIG. 6 and Expression 2.
In FIG. 1, c1 corresponds to iu and c2 corresponds to iv. Further, θ in FIG. 6 and Expression 3 is a value obtained by converting the absolute phase information b0 into an angle by Expression 1.

Figure 2011045217
Figure 2011045217

Figure 2011045217
Figure 2011045217

次に、最適な進角量fを決定する、進角調整手段10の動作について説明する。まず、本実施形態においてブラシレスモータ1はSPMであり、前記無効電流id=0のとき、効率が最大である。
ここで、図13、図14及び図15、図16は、前記相電流iu、ivと、座標変換後の直流電流id、iqを示す波形例を示す。図13、図14は、進角量fが最適に設定されている場合を示し、図15、図16は、進角量fが最適でない場合を示しており、共に同じ回転速度、負荷トルクである。
同じ回転速度、負荷トルクのため、トルクに寄与する電流iqは等しいが、図16における、トルクに寄与しない無効電流idがゼロでなく、その分だけ、図15における正弦波電流の振幅は、図13の場合と比較して大きくなっている。つまり、前記無効電流id=0の場合とは、特許文献1において、モータが一定速度回転しているときに正弦波電流の振幅が最小になることに相当する。
そして、効率最大とする進角量fが最適な進角量であり、図7は、進角量fを最適値を決定する進み角調整動作のフローチャートを示している。
Next, the operation of the advance adjustment means 10 for determining the optimum advance amount f will be described. First, in this embodiment, the brushless motor 1 is SPM, and the efficiency is maximum when the reactive current id = 0.
Here, FIGS. 13, 14, 15 and 16 show examples of waveforms indicating the phase currents iu and iv and the DC currents id and iq after coordinate conversion. FIGS. 13 and 14 show the case where the advance amount f is optimally set, and FIGS. 15 and 16 show the case where the advance amount f is not optimal, both at the same rotational speed and load torque. is there.
Although the current iq that contributes to the torque is the same because of the same rotation speed and load torque, the reactive current id that does not contribute to the torque in FIG. 16 is not zero, and the amplitude of the sine wave current in FIG. Compared with the case of 13, it is larger. That is, the case where the reactive current id = 0 corresponds to the case where the amplitude of the sine wave current is minimized when the motor rotates at a constant speed in Patent Document 1.
The advance amount f that maximizes the efficiency is the optimum advance amount, and FIG. 7 shows a flowchart of the advance angle adjustment operation for determining the optimum value of the advance amount f.

以下、進み角調整の動作を説明する。まず、事前にn個の最適な進角量fの候補fdata(j) (j=0,1,・・・n-1)をメモリ(図示せず)に保存しておく。進み角調整開始後、まず調整カウントjを初期化する(S001)。次に、進角量fにfdata(j)を設定し、進角量を変更する(S002)。進角量を変更したことに対する電流応答が整定するまで待つため、所定時間ウェイトする(S003)。S003が終了した後、位置信号aの変化が検出されたら、電流検出手段5へ電流検出を実行するように、電流検出トリガcdtを出力する。
電流検出手段5による電流検出が完了した後、検出電流c1、c2を受け取る。また、位置信号aのどのエッジであったかを判定し、絶対位相情報を得る。なお前記絶対位相情報は、図3及び表1に示した、位相生成手段4において、位置信号aが変化したときにカウンタへロードされる値と同じである(S004)。
Hereinafter, the operation of the advance angle adjustment will be described. First, n candidates fdata (j) (j = 0, 1,..., N−1) of n optimal advance amounts f are stored in a memory (not shown) in advance. After the advance angle adjustment is started, the adjustment count j is first initialized (S001). Next, fdata (j) is set to the advance amount f, and the advance amount is changed (S002). In order to wait until the current response to the change of the advance angle is settled, a predetermined time is waited (S003). When a change in the position signal a is detected after S003 is completed, a current detection trigger cdt is output to the current detection means 5 so as to execute current detection.
After the current detection by the current detection means 5 is completed, the detection currents c1 and c2 are received. Further, it is determined which edge of the position signal a is obtained, and absolute phase information is obtained. The absolute phase information is the same as the value loaded to the counter when the position signal a changes in the phase generation means 4 shown in FIG. 3 and Table 1 (S004).

次に、式3に示す座標変換を行い、無効電流idを得る。このとき、式3中のiu、ivは、前記検出電流c1、c2の値であり、θは絶対位相情報を式1により電気角へ換算した値である(S005)。S005にて得た無効電流idの値をメモリ(図示せず)へ保存する(S006)。調整カウントjをインクリメントする(S007)。
調整カウントが所定カウントに達したか否か判定する。達していない場合はS002へ戻る(S008)。S006において保存したidの中から、もっとも絶対値が最も0に近いものを判定し、そのときの調整カウントをjbとする(S009)。
進角量fにfdata(jb)をセットする(S010)。以上が、本実施形態における進み角調整の手順である。
Next, coordinate conversion shown in Expression 3 is performed to obtain a reactive current id. At this time, iu and iv in Equation 3 are the values of the detection currents c1 and c2, and θ is a value obtained by converting the absolute phase information into an electrical angle by Equation 1 (S005). The value of the reactive current id obtained in S005 is stored in a memory (not shown) (S006). The adjustment count j is incremented (S007).
It is determined whether or not the adjustment count has reached a predetermined count. If not, the process returns to S002 (S008). Among the ids stored in S006, the one having the absolute value closest to 0 is determined, and the adjustment count at that time is set to jb (S009).
Fdata (jb) is set to the advance amount f (S010). The above is the procedure for adjusting the advance angle in the present embodiment.

なお、本発明はSPMに限るものではなく、埋め込み磁石型モータ(IPM)においても適用できる。IPMを使用する場合は、回転速度毎にidの目標値を設定しておき、上記の進み角調整手順と同様に、idを目標値へ近付けるよう進角量fを調整する。
また、上記進み角調整動作をプロセッサにソフトで実装する場合、座標変換には正弦関数計算が存在するため、本来ならば、浮動小数点演算ユニット等を搭載する高コストのプロセッサが必要になるが、本実施形態の構成においては、正弦関数を計算する絶対位相情報の値は6つのみであるため、事前に、各絶対位相情報の値に対応する正弦関数の値をデータとしてメモリに格納しておくことにより、正弦関数計算は不要となり、低コストのプロセッサでも問題なく実現可能である。さらに本実施形態の進み角調整の座標変換においては、式3に記述されている係数(2の二乗根)を省略しても調整結果は変わらないため、計算量を削減することができる。
Note that the present invention is not limited to SPM, and can also be applied to an embedded magnet type motor (IPM). When using IPM, a target value of id is set for each rotation speed, and the advance amount f is adjusted so that id approaches the target value in the same manner as the above-described advance angle adjustment procedure.
In addition, when the above lead angle adjustment operation is implemented by software in the processor, since there is a sine function calculation in the coordinate conversion, originally, a high-cost processor equipped with a floating point arithmetic unit or the like is necessary. In the configuration of the present embodiment, since there are only six absolute phase information values for calculating the sine function, the sine function values corresponding to the respective absolute phase information values are stored in memory as data in advance. This eliminates the need for sine function calculation, and can be realized without problems even with a low-cost processor. Furthermore, in the coordinate conversion for the advance angle adjustment of the present embodiment, the adjustment result does not change even if the coefficient (the square root of 2) described in Equation 3 is omitted, so that the amount of calculation can be reduced.

以上により、周期的な相電流値と絶対位相を検出し、座標変換により得た直流電流成分に基づいて、正弦波駆動において進角量を最適に設定することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整をおこない、かつ正弦波波形の最大値を検出するまで待つ必要がないため、調整時間を短縮することができる。   As described above, the periodic phase current value and the absolute phase are detected, and based on the direct current component obtained by coordinate conversion, the advance amount is optimally set in the sine wave drive, so that a plurality of devices having different characteristics can be obtained. On the other hand, since the optimum advance angle adjustment is performed for each individual and there is no need to wait until the maximum value of the sine wave waveform is detected, the adjustment time can be shortened.

次に第2の実施形態を説明する。
図8は、本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。第1の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
進角調整手段10は、検出電流c1、c2及び絶対位相情報b0に基づいて、進角量fを最適に設定する。
以下、図7に示す進み角調整のフローチャートの説明において、第1の実施形態と異なるステップについてのみ説明する。
S003が終了した後、絶対位相信号b0の変化が検出されたら、電流検出手段5へ電流検出を実行するように、電流検出トリガcdtを出力する。電流検出手段5による電流検出が完了した後、検出電流c1、c2を受け取る(S004)。
次に、式3に示す座標変換を実行して無効電流idを得る。このとき、式3中のiu、ivは、前記検出電流c1、c2の値であり、θは位相調整手段10に入力される絶対位相情報b0を、数01により電気角へ換算した値である(S005)。以上が、本実施形態における進み角調整の手順である。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the brushless motor driving apparatus according to the present embodiment. Only a configuration different from the first embodiment will be described.
The advance angle adjusting means 10 optimally sets the advance amount f based on the detected currents c1 and c2 and the absolute phase information b0.
Hereinafter, only the steps different from those of the first embodiment will be described in the description of the flowchart of the advance angle adjustment shown in FIG.
When a change in the absolute phase signal b0 is detected after S003 is completed, a current detection trigger cdt is output to the current detection means 5 so as to execute current detection. After the current detection by the current detection means 5 is completed, the detection currents c1 and c2 are received (S004).
Next, the coordinate transformation shown in Expression 3 is executed to obtain the reactive current id. At this time, iu and iv in Equation 3 are the values of the detection currents c1 and c2, and θ is a value obtained by converting the absolute phase information b0 input to the phase adjusting means 10 into an electrical angle by the formula 01. (S005). The above is the procedure for adjusting the advance angle in the present embodiment.

以上により、周期的な相電流値と絶対位相を検出し、座標変換により得た直流電流成分に基づいて、正弦波駆動において進角量を最適に設定することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整をおこない、かつ正弦波波形の最大値を検出するまで待つ必要がないため、調整時間を短縮することができる。   As described above, the periodic phase current value and the absolute phase are detected, and based on the direct current component obtained by coordinate conversion, the advance amount is optimally set in the sine wave drive, so that a plurality of devices having different characteristics can be obtained. On the other hand, since the optimum advance angle adjustment is performed for each individual and there is no need to wait until the maximum value of the sine wave waveform is detected, the adjustment time can be shortened.

次に第3の実施形態を説明する。
図9は本実施形態に係るブラシレスモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。上記各実施形態と異なる構成についてのみ説明する。なお、第1の実施形態及び第2の実施形態の装置に備えられている、エンコーダ等の位置変化検出手段は、本実施形態においては不要である。
速度検出手段6は、位置信号aの全てのエッジを検出し、エッジ間隔を測定して、前記エッジ間隔に基づいて検出速度d0を出力する。
PLL(Phase Locked Loop)42は、位置信号aに同期して、位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0、及びPLLがロックしているか否かを示す2値信号である、ロック信号lkを出力する。PLL42の構成は後述する。
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the brushless motor driving apparatus according to this embodiment. Only a configuration different from the above embodiments will be described. Note that position change detection means such as an encoder provided in the devices of the first and second embodiments is not necessary in this embodiment.
The speed detection means 6 detects all edges of the position signal a, measures the edge interval, and outputs a detection speed d0 based on the edge interval.
A PLL (Phase Locked Loop) 42 is a lock signal lk that is a binary signal indicating whether or not the PLL is locked in synchronization with the position signal a and absolute phase information b0 within one cycle of the position signal a. Is output. The configuration of the PLL 42 will be described later.

進角調整手段10及び進み角調整の動作については、第2の実施形態と同様である。
駆動信号生成手段9は、前記ロック信号lkがHighのときは、第1の実施形態と同様に正弦波駆動の動作を行う。しかし、前記ロック信号がLowのときは、位置信号aを構成するホール信号Hu、Hv、Hwの論理により表2に従って、振幅が規格化され、互いに電気角120度の位相差(64[cnt]の位相差)をもつ3相の矩形波波形を生成する。以後は正弦波駆動と同様に、駆動電圧信号eを乗じた後にPWM変調し、ブリッジ回路のスイッチング素子駆動信号を出力する。
但し、表2中の「H」「L」は、前記ホール信号がそれぞれ「High」「Low」であることを表す。また、「Z」はハイインピーダンスを示し、上側アーム及び下側アームのスイッチング素子をオフにするため、状態が「Z」の相のスイッチング素子駆動信号は共にLowとする。
The advance angle adjusting means 10 and the advance angle adjusting operation are the same as those in the second embodiment.
When the lock signal lk is High, the drive signal generation unit 9 performs a sinusoidal drive operation as in the first embodiment. However, when the lock signal is low, the amplitude is normalized according to the logic of the hall signals Hu, Hv, and Hw constituting the position signal a according to Table 2, and the phase difference (64 [cnt]) of the electrical angle is 120 degrees. A three-phase rectangular wave waveform having a phase difference of 2) is generated. Thereafter, similarly to the sine wave drive, the drive voltage signal e is multiplied and then PWM modulated to output a switching element drive signal for the bridge circuit.
However, “H” and “L” in Table 2 indicate that the hall signals are “High” and “Low”, respectively. Further, “Z” indicates high impedance, and the switching elements drive signals in the phase “Z” are both set to Low in order to turn off the switching elements of the upper arm and the lower arm.

Figure 2011045217
Figure 2011045217

次に、PLL42の構成と動作について、図10及び図11を用いて説明する。図10はPLL42の構成を示す図である。
エッジ検出手段421は、図11に示すように、位置信号aの全てのエッジを検出してパルス信号を発生する、ホールエッジ信号hgを出力する。
位相比較手段422は、後述の分周器425の出力信号とホールエッジ信号hgを位相比較し、位相差pdを出力する。
ループフィルタ423は、位相差pdに基づき、位相差pdが0に近付くように制御電圧を出力する。
VCO424は、前記制御電圧に基づいて、逓倍信号gpを出力する。このとき、逓倍信号gpが前記ホールエッジ信号hgの32逓倍に相当するよう、VCO424のゲインは設定される。
分周器425は、逓倍信号gpをホールエッジ信号hgに合わせるため、32分の1に分周する。
ロック判定手段427は、位相差pdが所定時間、所定範囲内であった場合、PLLがロック状態と判断し、ロック信号lkをHighにアサートする。同様に、PLLがロック状態において、位相差pdが所定時間、所定範囲から外れた場合、前記ロック信号lkをLowにする。また前記ロック状態の判定は、ホールエッジ信号hgのパルスが入力されるタイミングに同期して実行する。
Next, the configuration and operation of the PLL 42 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the PLL 42.
As shown in FIG. 11, the edge detection means 421 outputs a hole edge signal hg that detects all edges of the position signal a and generates a pulse signal.
The phase comparison means 422 compares the phase of an output signal from a frequency divider 425, which will be described later, with the Hall edge signal hg, and outputs a phase difference pd.
The loop filter 423 outputs a control voltage based on the phase difference pd so that the phase difference pd approaches zero.
The VCO 424 outputs a multiplied signal gp based on the control voltage. At this time, the gain of the VCO 424 is set so that the multiplied signal gp corresponds to 32 times the Hall edge signal hg.
The frequency divider 425 divides the multiplied signal gp by 1/32 in order to match the hall edge signal hg.
When the phase difference pd is within a predetermined range for a predetermined time, the lock determination unit 427 determines that the PLL is in a locked state and asserts the lock signal lk to High. Similarly, when the phase difference pd is out of the predetermined range for a predetermined time while the PLL is locked, the lock signal lk is set to Low. The determination of the lock state is performed in synchronization with the timing at which the pulse of the hall edge signal hg is input.

カウンタ手段426は、入力される逓倍信号gpのパルス数を、0−191[cnt]の範囲で繰り返しアップカウントし、カウント値を絶対位相信号b0として出力する。
カウント値ロード手段428は、前記ロック信号lkがアサートされたときに、前記カウント手段426へカウント値をロードする。ロードするカウント値は、図3及び表1に示す、ホール信号Hu、Hv、Hwの論理によって決まる。
以上が、PLL42の構成であり、位置信号aに同期し、位置信号aの1周期内を192[cnt]の分解能で表す絶対位相情報b0を生成する。
The counter means 426 repeatedly counts up the number of pulses of the input multiplied signal gp in the range of 0 to 191 [cnt], and outputs the count value as the absolute phase signal b0.
The count value loading unit 428 loads the count value into the counting unit 426 when the lock signal lk is asserted. The count value to be loaded is determined by the logic of the hall signals Hu, Hv, and Hw shown in FIG. 3 and Table 1.
The above is the configuration of the PLL 42, and the absolute phase information b0 is generated in synchronism with the position signal a and represents one cycle of the position signal a with a resolution of 192 [cnt].

以上により、周期的な相電流値と絶対位相を検出し、座標変換により得た直流電流成分に基づいて、正弦波駆動において進角量を最適に設定することにより、特性の異なる複数の装置に対して個体毎に最適な進み角調整をおこない、かつ正弦波波形の最大値を検出するまで待つ必要がないため、調整時間を短縮することができる。
さらに、PLLにより絶対位相情報を生成するため、エンコーダ等の検出手段が不要であり、装置の製造コストを下げることができる。
As described above, the periodic phase current value and the absolute phase are detected, and based on the direct current component obtained by coordinate conversion, the advance amount is optimally set in the sine wave drive, so that a plurality of devices having different characteristics can be obtained. On the other hand, since the optimum advance angle adjustment is performed for each individual and there is no need to wait until the maximum value of the sine wave waveform is detected, the adjustment time can be shortened.
Furthermore, since absolute phase information is generated by the PLL, no detection means such as an encoder is required, and the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.

1 ブラシレスモータ
2 ブリッジ回路
4 位相生成手段
5 電流検出手段
6 速度検出手段
7 速度比較手段
8 速度制御手段
9 駆動信号生成手段
10 進角調整手段
31 位置検出手段としてのホールIC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 2 Bridge circuit 4 Phase generation means 5 Current detection means 6 Speed detection means 7 Speed comparison means 8 Speed control means 9 Drive signal generation means 10 Lead angle adjustment means 31 Hall IC as position detection means

特開2007−028779号公報JP 2007-028779 A

Claims (6)

回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、
スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、
前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号aを出力する位置検出手段と、
前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0を出力する位相生成手段と、
前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、2つの相の検出電流c1、c2を出力する電流検出手段と、
前記回転子の回転速度に応じて検出速度d0を出力する速度検出手段と、
前記回転子の目標速度d1と前記検出速度d0とを比較し、速度差d2を出力する速度比較手段と、
前記速度差d2に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号eを出力する速度制御手段と、
前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報b0と、前記絶対位相情報に所定のオフセットを与える進角量fとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記検出電流c1、c2を、前記位置信号aに基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量fを調整する進角調整手段と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
A brushless motor driving device that rotates a rotor by passing a periodic current through an armature coil of a plurality of phases according to a rotational position of the rotor,
A bridge circuit configured by a switching element and a diode, and supplying a current to the armature coil;
Position detecting means for outputting a periodic position signal a in accordance with the position of the rotor;
Phase generating means for outputting absolute phase information b0 within one cycle of the position signal a in accordance with a signal based on the rotational position of the rotor;
Current detection means for outputting detection currents c1 and c2 of two phases according to the phase current flowing through the armature coil;
Speed detection means for outputting a detection speed d0 according to the rotation speed of the rotor;
Speed comparison means for comparing the target speed d1 of the rotor with the detected speed d0 and outputting a speed difference d2;
Speed control means for outputting a drive voltage signal e so that the rotational speed of the rotor follows the target speed in accordance with the speed difference d2.
Switching that drives a switching element of the bridge circuit according to the absolute phase information b0 and an advance amount f that gives a predetermined offset to the absolute phase information so that a sine wave current flows in the armature coil Drive signal generation means for outputting an element drive signal;
An advance angle adjusting means for converting the detected currents c1 and c2 into a DC detection current of a dq rotation coordinate system based on the position signal a and adjusting the advance amount f based on the DC detection current;
A brushless motor driving device comprising:
回転子の回転位置に応じて、複数相の電機子コイルに周期的な電流を流して回転子を回転させるブラシレスモータ駆動装置であって、
スイッチング素子とダイオードにより構成され、前記電機子コイルに電流を供給するブリッジ回路と、
前記回転子の位置に応じて周期的な位置信号aを出力する位置検出手段と、
前記回転子の回転位置に基づく信号に応じて前記位置信号aの1周期内の絶対位相情報b0を出力する位相生成手段と、
前記電機子コイルに流れる相電流に応じて、2つの相の検出電流c1、c2を出力する電流検出手段と、
前記回転子の回転速度に応じて検出速度d0を出力する速度検出手段と、
前記回転子の目標速度d1と前記検出速度d0とを比較し、速度差d2を出力する速度比較手段と、
前記速度差d2に応じて、前記回転子の回転速度が目標速度に追従するように、駆動電圧信号eを出力する速度制御手段8と、
前記電機子コイルに正弦波電流を流すように、前記絶対位相情報b0と、前記絶対位相情報b0に所定のオフセットを与える進角量fとに応じて、前記ブリッジ回路のスイッチング素子を駆動する、スイッチング素子駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記検出電流c1、c2を、前記絶対位相情報b0に基づいてd-q回転座標系の直流検出電流へ変換し、前記直流検出電流に基づいて前記進角量fを調整する進角調整手段と、
を備えることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
A brushless motor driving device that rotates a rotor by passing a periodic current through an armature coil of a plurality of phases according to a rotational position of the rotor,
A bridge circuit configured by a switching element and a diode, and supplying a current to the armature coil;
Position detecting means for outputting a periodic position signal a according to the position of the rotor;
Phase generating means for outputting absolute phase information b0 within one cycle of the position signal a in accordance with a signal based on the rotational position of the rotor;
Current detection means for outputting detection currents c1 and c2 of two phases according to the phase current flowing through the armature coil;
Speed detection means for outputting a detection speed d0 according to the rotation speed of the rotor;
Speed comparison means for comparing the target speed d1 of the rotor with the detected speed d0 and outputting a speed difference d2;
Speed control means 8 for outputting a drive voltage signal e so that the rotational speed of the rotor follows the target speed in accordance with the speed difference d2,
Driving the switching element of the bridge circuit according to the absolute phase information b0 and the advance amount f giving a predetermined offset to the absolute phase information b0 so that a sine wave current flows through the armature coil; Drive signal generating means for outputting a switching element drive signal;
An advance angle adjusting means for converting the detected currents c1 and c2 into a DC detected current of a dq rotation coordinate system based on the absolute phase information b0 and adjusting the advance amount f based on the DC detected current;
A brushless motor driving device comprising:
請求項1又は2記載のブラシレスモータ駆動装置において、
前記位置検出手段は、ホールセンサであることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
In the brushless motor drive device according to claim 1 or 2,
The brushless motor driving device, wherein the position detecting means is a Hall sensor.
請求項1〜3のいずれか1つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、
前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したエンコーダの出力パルスをカウントし、前記位置信号aに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報b0を出力することを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
In the brushless motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The phase generation unit includes a counter that counts encoder output pulses synchronized with the rotational position of the rotor, and loads a predetermined value in accordance with the position signal a, A brushless motor driving device that outputs absolute position information b0.
請求項1〜3のいずれか1つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、
前記位相生成手段は、前記回転子の回転位置に同期したレゾルバの出力パルスをカウントし、前記位置信号aに応じて所定の値をロードするカウンタを有し、前記カウンタのカウント値に応じて前記絶対位置情報b0を出力することを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
In the brushless motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The phase generation unit has a counter that counts the output pulses of the resolver synchronized with the rotational position of the rotor and loads a predetermined value according to the position signal a, A brushless motor driving device that outputs absolute position information b0.
請求項1〜3のいずれか1つに記載のブラシレスモータ駆動装置ブラシレスモータ駆動装置において、
前記位相検出手段は、前記位置信号aに位相同期して、前記位置信号の1周期内の絶対位相情報b0を出力するPLL(Phase Locked Loop)からなることを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
In the brushless motor drive device according to any one of claims 1 to 3,
The brushless motor driving device according to claim 1, wherein the phase detection means is composed of a PLL (Phase Locked Loop) that outputs absolute phase information b0 within one cycle of the position signal in phase with the position signal a.
JP2009193304A 2009-08-24 2009-08-24 Brushless motor drive Pending JP2011045217A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009193304A JP2011045217A (en) 2009-08-24 2009-08-24 Brushless motor drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009193304A JP2011045217A (en) 2009-08-24 2009-08-24 Brushless motor drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011045217A true JP2011045217A (en) 2011-03-03

Family

ID=43832206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009193304A Pending JP2011045217A (en) 2009-08-24 2009-08-24 Brushless motor drive

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011045217A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014207779A (en) * 2013-04-12 2014-10-30 村田機械株式会社 Control device for brushless motor, electric angle estimation method for brushless motor, and storage medium
JPWO2013111326A1 (en) * 2012-01-27 2015-05-11 三菱電機株式会社 Motor drive circuit and permanent magnet synchronous motor
JP2016154422A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 ミネベア株式会社 Motor drive controller, and control method for motor drive controller
KR102315197B1 (en) * 2021-01-08 2021-10-19 김봉의 Automatic Door with Interlocking Structure
KR102324633B1 (en) * 2021-01-08 2021-11-09 김봉의 Traction Type Automatic Door

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013111326A1 (en) * 2012-01-27 2015-05-11 三菱電機株式会社 Motor drive circuit and permanent magnet synchronous motor
US9231507B2 (en) 2012-01-27 2016-01-05 Mitsubishi Electric Corporation Motor driving curcuit and permanent magnet synchronous motor
JP2014207779A (en) * 2013-04-12 2014-10-30 村田機械株式会社 Control device for brushless motor, electric angle estimation method for brushless motor, and storage medium
JP2016154422A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 ミネベア株式会社 Motor drive controller, and control method for motor drive controller
KR102315197B1 (en) * 2021-01-08 2021-10-19 김봉의 Automatic Door with Interlocking Structure
KR102324633B1 (en) * 2021-01-08 2021-11-09 김봉의 Traction Type Automatic Door

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5874688B2 (en) Control device
US10312847B2 (en) Motor control using phase current and phase voltage
JP2005323490A (en) Permanent magnet synchronous motor device and controller
JP2017070066A (en) Electric power steering control method, electric power steering control device, electric power steering device and vehicle
JP2016021800A (en) Position estimation device, motor drive control device, and position estimation method
JP2011045217A (en) Brushless motor drive
US10326388B2 (en) Lead angle controller
JP5845828B2 (en) Detection device, drive device
WO2012066800A1 (en) Electric current detection device and motor control device
CN104682786A (en) Method And Device For Determining Position Data Of Rotor Of Motor
US20160156294A1 (en) Motor driving module
US11658600B2 (en) Motor controller, motor system and method for controlling motor
US9106166B2 (en) Motor driving module, operating method for the same, and brushless DC motor system
JP2022550030A (en) BLDC motor controller/driver
JP2008236831A (en) Motor drive controller
JP6417544B2 (en) Motor control device and drum type washing machine or drum type washing and drying machine equipped with the same
JP2003219693A (en) Drive unit for stepping motor
JP2001218493A (en) Method of controlling synchronous motor, and its device
US8829827B2 (en) Methods, systems and apparatus for controlling operation of an electric machine in an overmodulation region
US11804797B2 (en) Motor controller, motor system and method for controlling motor
Qiu et al. Flux observer with two-phase-type PLL for sensorless direct torque control of surface mounted PMSM drives
JP2011211832A (en) Drive unit of brushless dc motor and drive method
JP2000324879A (en) Motor controller
JP2011109848A (en) Motor drive control device
Jayal et al. Simplified sensor based vector control of permanent magnet synchronous motor drive