JP2011182505A - Sensorless synchronous motor drive - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子(ロータ)位置センサを用いることなくモータを駆動するセンサレス同期モータ駆動装置に関し、特に、起動時のロータのロック通電時における脱調を防止可能なセンサレス同期モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a sensorless synchronous motor driving apparatus that drives a motor without using a rotor (rotor) position sensor, and more particularly, to a sensorless synchronous motor driving apparatus that can prevent a step-out when a rotor is energized at startup.
従来、ホール素子などによる回転子(ロータ)の位置検出を行わずにロータの回転により駆動コイルに発生する誘起電圧を利用してロータの位置を検出するセンサレス同期モータが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a sensorless synchronous motor that detects the position of a rotor using an induced voltage generated in a drive coil by the rotation of the rotor without detecting the position of the rotor (rotor) by a Hall element or the like is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1のようなセンサレス同期モータでは、起動時においてロータを所定の位置にロックするロック通電を行うときに、駆動コイルに大きなロック電流が流れて、ロータが所定の位置で停止せずに脱調してしまうという不具合が生じる問題がある。特に、コギングトルクが少ないモータあるいは羽根が大きいファンモータ等をロック通電する場合は、大きなロック電流が流れた際に発生する回転に伴う慣性力によって脱調してしまう確率が高くなる。
However, in a sensorless synchronous motor such as that disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な回路構成でありながら、起動時においてロータを所定の位置にロックするロック通電の際に、ロータが確実に所定の位置に停止するように制御可能なセンサレス同期モータ駆動装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a simple circuit configuration, but the rotor reliably stops at a predetermined position when a lock energization is performed to lock the rotor at a predetermined position during startup. An object of the present invention is to provide a sensorless synchronous motor driving device that can be controlled in this manner.
上記目的を達成するため、請求項1の発明によるセンサレス同期モータ駆動装置は、ロータの位置を検出するためのセンサを用いることなく、複数相の駆動コイルに発生する逆起電圧に基づいて前記駆動コイルを選択的に通電するインバータ回路を有するセンサレス同期モータ駆動装置であって、前記インバータ回路に駆動信号を出力するプリドライブ回路と、前記モータの起動時に前記ロータを所定の位置にロックするためのロック電流を前記インバータ回路から前記駆動コイルに流すように前記プリドライブ回路を制御するロック通電制御回路とを含む制御回路部を備え、前記ロック通電制御回路は、前記ロック電流の大きさが所定の値になるまで所定の時間をかけて増加するように制御する信号を前記プリドライブ回路に出力することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sensorless synchronous motor driving apparatus according to the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のセンサレス同期モータ駆動装置において、前記インバータ回路は、前記複数相の駆動コイルの各相毎に駆動電流を流すべく前記各相毎に設けられたハイサイドスイッチング素子およびローサイドスイッチング素子を備え、前記ロック電流の大きさの調整は、前記プリドライブ回路から前記各相毎に設けられた前記ハイサイドスイッチング素子および前記ローサイドスイッチング素子に入力する駆動信号を前記ロック通電制御回路により制御することにより行われることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the sensorless synchronous motor driving device according to the first aspect, the inverter circuit is provided for each phase so that a driving current flows for each phase of the plurality of phase driving coils. A high-side switching element and a low-side switching element, and the adjustment of the magnitude of the lock current is performed by a drive signal input to the high-side switching element and the low-side switching element provided for each phase from the pre-drive circuit. Is controlled by the lock energization control circuit.
また、請求項3の発明は、請求項2に記載のセンサレス同期モータ駆動装置において、前記ロック電流の大きさの調整は、前記プリドライブ回路から前記複数相の駆動コイルのうちのいずれかの1相に設けられたハイサイドスイッチング素子または/およびローサイドスイッチング素子に入力するパルス信号のオンデューティを可変することにより行われることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the sensorless synchronous motor driving device according to the second aspect, the adjustment of the magnitude of the lock current is performed by any one of the plurality of driving coils from the pre-drive circuit. It is performed by varying the on-duty of the pulse signal input to the high-side switching element and / or the low-side switching element provided in the phase.
また、請求項4の発明は、請求項2または3に記載のセンサレス同期モータ駆動装置において、前記プリドライブ回路は、前記複数相の駆動コイルのうちのいずれかの1相に設けられたハイサイドスイッチング素子には前記ロック電流の大きさが所定の値になるまで時間とともにオンデューティが増加するパルス信号を入力し、前記1相に設けられたローサイドスイッチング素子および前記1相を除く各相のハイサイドスイッチング素子にはLowレベルの駆動信号を入力し、前記1相を除く各相のローサイドスイッチング素子にはHighレベルの駆動信号を入力することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the sensorless synchronous motor driving device according to the second or third aspect, the predrive circuit is a high side provided in one of the plurality of phase driving coils. A pulse signal whose on-duty increases with time until the magnitude of the lock current reaches a predetermined value is input to the switching element, and a low-side switching element provided in the one phase and a high level of each phase excluding the one phase. A low-level driving signal is input to the side switching element, and a high-level driving signal is input to the low-side switching element of each phase except the one phase.
本発明によるセンサレス同期モータ駆動装置は、以上のように構成したため、簡単な回路構成でありながら、起動時においてロータを所定の位置にロックするロック通電の際に、ロータが確実に所定の位置に停止するように制御可能なセンサレス同期モータ駆動装置を提供することが可能となる。 Since the sensorless synchronous motor driving device according to the present invention is configured as described above, the rotor is surely brought into a predetermined position when the energization is performed to lock the rotor in a predetermined position at the time of start-up while having a simple circuit configuration. It is possible to provide a sensorless synchronous motor driving device that can be controlled to stop.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置を示す回路構成図、図2は本発明の一実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置の動作に関するフローチャートである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a sensorless synchronous motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart regarding the operation of the sensorless synchronous motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置1は、同期モータ10の各相の駆動コイルに駆動電流を供給して同期モータ10の回転を制御するインバータ回路2と、インバータ回路2の動作を制御する制御回路部3とを備えている。尚、本実施形態における同期モータ10はU相,V相,W相の駆動コイルLu,Lv,Lwを有する3相モータであり、ロータの位置を検出するためのセンサを持たないセンサレス同期モータである。
As shown in FIG. 1, the sensorless synchronous
インバータ回路2は、同期モータ10の駆動コイルLu,Lv,Lwのそれぞれに駆動電流を供給するための6個のスイッチング素子Q1〜Q6を備えており、スイッチング素子Q1,Q3,Q5は直流電源Vccの正極側に配置されたPチャンネルのMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor
Field Effect Transistor)からなるハイサイドスイッチング素子であり、スイッチング素子Q2,Q4,Q6は直流電源Vccの負極側に配置されたNチャンネルのMOSFETからなるローサイドスイッチング素子である。6個のスイッチング素子は、Q1とQ2、Q3とQ4、Q5とQ6とがそれぞれ直列に接続されており、それぞれの直列回路が並列に接続されてブリッジ回路を構成している。スイッチング素子Q1,Q2の接続点がU相の駆動コイルLuに接続され、スイッチング素子Q3,Q4の接続点がV相の駆動コイルLvに接続され、スイッチング素子Q5,Q6の接続点がW相の駆動コイルLwに接続されている。
The
The switching elements Q2, Q4, and Q6 are low-side switching elements including N-channel MOSFETs disposed on the negative electrode side of the DC power supply Vcc. In the six switching elements, Q1 and Q2, Q3 and Q4, and Q5 and Q6 are connected in series, and the series circuits are connected in parallel to form a bridge circuit. The connection point of the switching elements Q1, Q2 is connected to the U-phase drive coil Lu, the connection point of the switching elements Q3, Q4 is connected to the V-phase drive coil Lv, and the connection point of the switching elements Q5, Q6 is the W-phase drive coil It is connected to the drive coil Lw.
制御回路部3は、インバータ回路2に駆動信号を出力するプリドライブ回路4と、同期モータ10の始動開始時にロータを所定の位置にロックするロック通電の際に、ロック通電制御信号をプリドライブ回路4に出力するロック通電制御回路5と、ロック通電後の強制転流からセンサレス駆動までの動作を制御するモータ駆動制御回路6とを備えている。尚、制御回路部3は、DSP(Digital
Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、マイクロコンピュータなどのプログラマブルデバイスを用いて構成することができる。
The
It can be configured using a programmable device such as a signal processor (FPGA), a field programmable gate array (FPGA), and a microcomputer.
プリドライブ回路4は、インバータ回路2の6個のスイッチング素子Q1〜Q6のそれぞれのゲート端子に接続される複数の出力端子を備えており、出力端子から駆動信号を出力して、スイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフ動作を制御する。インバータ回路2は、同期モータ10の各相の駆動コイルLu,Lv,Lwに発生する逆起電圧に基づいて各駆動コイルを選択的に通電する。
The
ここで、センサレス同期モータ駆動装置1の基本動作について簡単に説明する。
Here, the basic operation of the sensorless synchronous
図2に示すように、センサレス同期モータ駆動装置1は、モータドライブ初期設定工程において、起動を開始するにあたり、同期モータ10の駆動条件に適合するように、マイクロコンピュータ等により構成される制御回路3の各種仕様(ポート,タイマーなど)を設定する(ステップS1)。
As shown in FIG. 2, the sensorless synchronous
次に、ロック通電工程に移り、ロック通電制御回路5からロック通電制御信号がプリドライブ回路4に出力され、プリドライブ回路4はロック通電制御信号にしたがってインバータ回路2のスイッチング素子Q1〜Q6のオン/オフ動作を行い、同期モータ10の各相(U相,V相,W相)の駆動コイルLu,Lv,Lwにはロック電流が流れ、同期モータ10のロータは所定の位置にロックされる(ステップS2)。尚、この工程の動作の詳細は後述する。
Next, the process proceeds to the lock energization process, and the lock
次に、強制転流工程に移り、モータ駆動制御回路6から駆動制御信号がプリドライブ回路4に出力され、プリドライブ回路4は駆動制御信号にしたがってインバータ回路2のスイッチング素子Q1〜Q6はオン/オフ動作を行い、同期モータ10の各相(U相,V相,W相)の駆動コイルLu,Lv,Lwに順次駆動電流が流れ、ロータの回転速度が一定の速度まで徐々に速くなる(ステップS3)。
Next, the process proceeds to a forced commutation step, and a drive control signal is output from the motor
次に、通電タイミング推定工程に移り、ロータが一定の回転速度に達すると、定常のセンサレス駆動を開始して、制御回路部3で各相の誘起電圧の変化からゼロクロス点を検出し、通電タイミングを推定する(ステップS4)。
Next, the process proceeds to the energization timing estimation step. When the rotor reaches a constant rotational speed, steady sensorless driving is started, and the
そして、通電切換え工程に移り、モータ駆動制御回路6は、制御回路部3が推定した通電タイミングで各相への通電を切り替え、同期モータ10の定速回転を続ける(ステップS5)。
Then, the process proceeds to the energization switching step, and the motor
上記のように、本実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置1は、図2の動作ステップを経て定常回転動作を行う。
As described above, the sensorless synchronous
次に、図3および図4を用いて、本発明の特徴部分であるロック通電工程の具体的な動作方法について説明する。 Next, a specific operation method of the lock energization process, which is a characteristic part of the present invention, will be described with reference to FIGS.
図3は、センサレス同期モータ駆動装置1におけるロック通電工程の制御ルーチンのフローチャートであり、図4は、本発明の一実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置1において、(a)はロック通電時にインバータ回路2の各スイッチング素子Q1〜Q6に入力する駆動信号波形の相関を示すタイミングチャート、(b)はU相の駆動コイルLuに流れるロック電流Iuの時間的な変化を示す説明図である。
FIG. 3 is a flowchart of the control routine of the lock energization process in the sensorless synchronous
図3に示すように、所定の時刻にロータのロック通電が開始されると、ロック通電制御回路5はロック通電制御信号をプリドライブ回路4に出力し、ステップS11にて、プリドライブ回路4は、ロック通電制御信号に基づいたゲート駆動信号をインバータ回路2に入力する。このとき、インバータ回路2のスイッチング素子Q1〜Q6のうちの特定のスイッチング素子に対してはパルス信号がゲート駆動信号として入力し、そのほかのスイッチング素子にはHighレベルのゲート駆動信号あるいはLowレベルのゲート駆動信号のいずれかが入力する。
As shown in FIG. 3, when the lock energization of the rotor is started at a predetermined time, the lock
次に、ステップS12として、最初のゲート駆動信号は、その入力時間が所定の時間t0に達するまで入力され続け、所定の時間t0に達した場合は、ステップS12にて“YES”となり、次のステップS13に進む。 Next, in step S12, the first gate drive signal is continuously input until the input time reaches a predetermined time t0. When the input time reaches the predetermined time t0, “YES” is determined in step S12. Proceed to step S13.
次に、ステップS13 にて、特定のスイッチング素子に入力するパルス信号のオンデューティがあらかじめ設定された最大値であるかが判定され、最大値に達していない場合は“NO”となり、ステップS14に進む。 Next, in step S13, it is determined whether the on-duty of the pulse signal input to the specific switching element is a preset maximum value. If the maximum value is not reached, "NO" is determined, and the process proceeds to step S14. move on.
ステップS14にて、パルス信号のオンデューティが増大されて、ステップS11に戻り、特定のスイッチング素子にオンデューティの増大したパルス信号が入力する。そして、ステップS12、ステップS13へ進み、ステップS13で再度“NO”となった場合は、ステップS14以降の動作を繰り返す。 In step S14, the on-duty of the pulse signal is increased, the process returns to step S11, and the pulse signal with the increased on-duty is input to the specific switching element. And it progresses to step S12 and step S13, and when it becomes "NO" again in step S13, the operation | movement after step S14 is repeated.
ステップS13にて、特定のスイッチング素子に入力するパルス信号のオンデューティがあらかじめ設定された最大値に達した場合は“YES”となり、ステップS15に進む。 In step S13, when the on-duty of the pulse signal input to the specific switching element reaches the preset maximum value, “YES” is determined, and the process proceeds to step S15.
ステップS15にて、ロータのロック通電時間があらかじめ設定した所定時間T3に達したかどうかが判定され、達していない場合は“NO”となり、ステップS12へ戻ってそれ以降のステップを繰り返す。 In step S15, it is determined whether or not the lock energization time of the rotor has reached a predetermined time T3 set in advance. If not, “NO” is determined, and the process returns to step S12 to repeat the subsequent steps.
ステップS15にて、ロータのロック通電時間があらかじめ設定した所定時間T3に達したと判定された場合は“YES”となり、ロータのロック通電工程を終了する。 If it is determined in step S15 that the lock energization time of the rotor has reached a predetermined time T3 set in advance, “YES” is set, and the lock energization process of the rotor is terminated.
次に、図4を用いて、ロック通電制御回路5の制御モードの一例による動作を説明する。
Next, the operation | movement by an example of the control mode of the lock
図4(a)において、S1〜S6は、それぞれインバータ回路2のスイッチング素子Q1〜Q6のそれぞれのゲート端子に入力する駆動信号(ゲート駆動信号)の波形を示している。
4A, S1 to S6 indicate waveforms of drive signals (gate drive signals) input to the gate terminals of the switching elements Q1 to Q6 of the
時間がT1の時点でロータのロック通電が開始されると、ロック通電制御回路5からロック通電制御信号がプリドライブ回路4に出力され、プリドライブ回路4は、ロック通電制御信号に基づいたゲート駆動信号をインバータ回路2に出力する。図4(a)に示すように、区間1では、インバータ回路2のスイッチング素子(U相のハイサイドスイッチング素子)Q1のゲート端子には、オンデューティd1のパルス信号が一回入力する。そして、パルス信号の入力時間があらかじめ設定された所定の時間t0に達したかどうかが判定され(図3のステップS12)、入力時間がt0に達成したと判定されると、次に、オンデューティがあらかじめ設定されたオンデューティの最大値に達したかどうかが判定され(図3のステップS13)、オンデューティd1があらかじめ設定された最大値に達していないと判定されると、次の区間2に移り、オンデューティがd1より大きいd2のパルス信号が入力する。そして、パルス信号の入力時間がt0に達したかどうかが判定され(図3のステップS12)、時間がt0に達成したと判定されると、オンデューティd2があらかじめ設定されたオンデューティの最大値に達したかどうかが判定され(図3のステップS13)、オンデューティd2があらかじめ設定された最大値に達していないと判定されると、次の区間3ではオンデューティをさらに増大させたオンデューティd3のパルス信号が入力する(図3のステップS14)。パルス信号のオンデューティがあらかじめ設定された最大値に達するまで、所定の時間t0の間隔でオンデューティの増大したパルス信号がスイッチング素子Q1に入力する動作が繰り返される(図3のステップS11〜ステップS14)。
When the lock energization of the rotor is started at time T1, the lock
本実施形態では、図4(a)に示すように、区間1〜区間7では、スイッチング素子Q1のパルス信号のオンデューティがあらかじめ設定された最大値d7に達していないと判定され、入力時間がt0であって、オンデューティが徐々に増加するオンデューティd1〜d7のパルス信号が順番に入力する。これにともなって、時間T1から時間T2までの期間は、図4(b)に示すように、U相の駆動コイルLuに流れるロック電流Iuは電流値I2まで徐々に増大する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, in the
時間がT2になると、次の区間の開始時点で、スイッチング素子Q1のパルス信号のオンデューティがあらかじめ設定された最大値になったと判定され(図3のステップS14)、オンデューティが最大値に固定されたパルス信号が入力され、時間がT3に達したかどうかが判定され(図3のステップS15)、時間がT3に達していないと判定されるまで、入力時間がt0であって、オンデューティが最大値に固定されたパルス信号がスイッチング素子Q1に連続して入力する。 When the time reaches T2, it is determined that the on-duty of the pulse signal of the switching element Q1 has reached a preset maximum value at the start of the next interval (step S14 in FIG. 3), and the on-duty is fixed to the maximum value. The pulse signal is input, it is determined whether or not the time has reached T3 (step S15 in FIG. 3), and the input time is t0 and the on-duty until it is determined that the time has not reached T3. Is continuously input to the switching element Q1.
本実施形態では、図4(a)に示すように、区間8〜区間12では、スイッチング素子Q1のゲート端子には、入力時間がt0であって、オンデューティがあらかじめ設定された最大値d7に固定されたパルス信号が入力する。これにともなって、時間がT2からT3までの期間は、U相の駆動コイルLuに流れるロック電流Iuは一定の電流値I2となる。時間がT3に達すると、ロック通電工程を終了する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, in the
尚、図4(a)に示すように、時間T1からT3までの期間では、スイッチング素子Q2(U相のローサイドスイッチング素子),Q3(V相のハイサイドスイッチング素子),Q5(W相のハイサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にLowレベルのゲート駆動信号S2,S3,S5を入力し、スイッチング素子Q4(V相のローサイドスイッチング素子),Q6(W相のローサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にHighレベルのゲート駆動信号S4,S6を入力する。これによって、U相の駆動コイルLuに流れる電流Iuは駆動コイルLv,スイッチング素子Q4,抵抗素子を通ってGNDに流れるとともに、駆動コイルLw,スイッチング素子Q6,抵抗素子を通ってGNDに流れる。 As shown in FIG. 4A, in the period from time T1 to time T3, switching elements Q2 (U-phase low-side switching elements), Q3 (V-phase high-side switching elements), Q5 (W-phase high-side switching elements). Low level gate drive signals S2, S3, S5 are input to the respective gate terminals of the side switching elements), and the respective gates of the switching elements Q4 (V-phase low-side switching elements) and Q6 (W-phase low-side switching elements). High level gate drive signals S4 and S6 are input to the terminals. As a result, the current Iu flowing through the U-phase drive coil Lu flows to the GND through the drive coil Lv, the switching element Q4, and the resistance element, and flows to the GND through the drive coil Lw, the switching element Q6, and the resistance element.
尚、入力時間t0の長さおよびオンデューティの増加比率はモータの仕様等に合わせて調整することにより、ロック電流が増大する傾斜の度合いや一定の電流I2に到達するまでの時間を適切に設定することが可能である。 The length of the input time t0 and the increase ratio of the on-duty are adjusted according to the motor specifications, etc., so that the degree of inclination at which the lock current increases and the time until the constant current I2 is reached are set appropriately. Is possible.
上記のように、本実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置1では、同期モータ10の起動開始時のロック通電工程において、制御回路部3のロック通電制御回路5からプリドライブ回路4に出力するロック通電制御信号に基づいて、プリドライブ回路4からインバータ回路2のスイッチング素子Q1に入力するパルス信号のオンデューティが徐々に増加するようにして、U相の駆動コイルLuに流れるロック電流Iuが所定の値I2になるまでの所定期間は徐々に増加するようにしたため、U相の駆動コイルLuには所定の値I2を超える大きな電流が流れることがなく、同期モータ10の脱調を防止できるとともに、ロータを確実に所定の位置に停止するように制御することができる。
As described above, in the sensorless synchronous
以上のように、本実施形態に係るセンサレス同期モータ駆動装置1は、ロータのロック通電時にロック電流の大きさが所定の値になるまで所定の時間をかけて増加するように前記プリドライブ回路4に制御信号を出力するロック通電制御回路5を制御回路部3に備えたことにより、簡単な回路構成でありながら、起動時のロータを所定の位置にロックするロック通電の際に、ロータを確実に所定の位置に停止するように制御可能なセンサレス同期モータ駆動装置を提供することが可能となる。
As described above, the sensorless synchronous
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の回路構成のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The representative embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the circuit configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
例えば、上記の実施形態においては、オンデューティが徐々に増加するパルス信号はインバータ回路2のスイッチング素子Q1(U相のハイサイドスイッチング素子)のゲート端子に入力するものとして説明したが、ロック通電制御回路5による制御モードは図3に示したタイミングチャートに限定されるものではなく、スイッチング素子Q1以外のスイッチング素子にオンデューティが徐々に増加するパルス信号を入力するようにして他のスイッチング素子に入力するゲート駆動信号を適切に選択するようにすれば同様な効果を得ることが可能である。
For example, in the above embodiment, the pulse signal whose on-duty gradually increases is described as being input to the gate terminal of the switching element Q1 (U-phase high-side switching element) of the
上記について、図5を用いて具体的に説明する。図5は、ロック通電制御回路5による他の制御モードにおけるインバータ回路2の各スイッチング素子Q1〜Q6に入力する駆動信号波形の相関を示すタイミングチャートを示している。
The above will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 shows a timing chart showing the correlation of drive signal waveforms inputted to the switching elements Q1 to Q6 of the
図5において、スイッチング素子Q2(U相のローサイドスイッチング素子)にオンデューティが徐々に増加するパルス信号S2を入力する場合、スイッチング素子Q1(U相のハイサイドスイッチング素子),Q4(V相のローサイドスイッチング素子),Q6(W相のローサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にLowレベルのゲート駆動信号S1,S4,S6を入力し、スイッチング素子Q3(V相のハイサイドスイッチング素子),Q5(W相のハイサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にHighレベルのゲート駆動信号S3,S5を入力することにより、U相の駆動コイルLuに流れるロック電流Iuを徐々に増大させることができる。 In FIG. 5, when a pulse signal S2 whose on-duty gradually increases is input to switching element Q2 (U-phase low-side switching element), switching elements Q1 (U-phase high-side switching element) and Q4 (V-phase low-side switching element) Low level gate drive signals S1, S4, S6 are input to the respective gate terminals of the switching elements Q6 (W-phase low-side switching elements), and switching elements Q3 (V-phase high-side switching elements), Q5 (W By inputting the high-level gate drive signals S3 and S5 to the respective gate terminals of the phase high-side switching element), the lock current Iu flowing through the U-phase drive coil Lu can be gradually increased.
また、U相以外の駆動コイルに接続されたスイッチング素子にオンデューティが徐々に増加するパルス信号を入力する場合、例えば、スイッチング素子Q3(V相のハイサイドスイッチング素子)にオンデューティが徐々に増加するパルス信号を入力し、スイッチング素子Q1(U相のハイサイドスイッチング素子),Q4(V相のローサイドスイッチング素子),Q5(W相のハイサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にLowレベルのゲート駆動信号を入力し、スイッチング素子Q2(U相のローサイドスイッチング素子),Q6(W相のローサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にHighレベルのゲート駆動信号を入力することにより、V相の駆動コイルLvに流れるロック電流を徐々に増大させることができる。 Also, when a pulse signal whose on-duty gradually increases is input to a switching element connected to a drive coil other than the U-phase, for example, the on-duty gradually increases to the switching element Q3 (V-phase high-side switching element). A low level gate at each gate terminal of the switching element Q1 (U-phase high-side switching element), Q4 (V-phase low-side switching element), and Q5 (W-phase high-side switching element). A drive signal is input, and a high-level gate drive signal is input to the respective gate terminals of the switching elements Q2 (U-phase low-side switching element) and Q6 (W-phase low-side switching element), whereby a V-phase drive coil Gradually increasing the lock current flowing in Lv Kill.
さらに、3相のいずれかの相を駆動する二つのスイッチング素子の組に対して、そのうちの一方のスイッチング素子にオンデューティが徐々に増加するパルス信号を入力し、他方のスイッチング素子に一方のスイッチング素子とはオン/オフ動作が反対でオンデューティが徐々に減少するパルス信号を入力する方法でも同様な効果を奏することが可能である。例えば、スイッチング素子Q1(U相のハイサイドスイッチング素子)にオンデューティが徐々に増加するパルス信号を入力し、スイッチング素子Q2(U相のローサイドスイッチング素子)にスイッチング素子Q1とはオン/オフ動作が反対でオンデューティが徐々に減少するパルス信号を入力し、スイッチング素子Q4(V相のローサイドスイッチング素子),Q6(W相のローサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にLowレベルのゲート駆動信号を入力し、スイッチング素子Q3(V相のハイサイドスイッチング素子),Q5(W相のハイサイドスイッチング素子)のそれぞれのゲート端子にHighレベルのゲート駆動信号を入力することにより、U相の駆動コイルLuに流れるロック電流を徐々に増大させることができる。 Furthermore, for a set of two switching elements that drive one of the three phases, a pulse signal whose on-duty gradually increases is input to one of the switching elements, and one switching element is input to the other switching element. The same effect can be obtained by a method of inputting a pulse signal in which the on / off operation is opposite to that of the element and the on-duty is gradually decreased. For example, a pulse signal whose ON duty gradually increases is input to the switching element Q1 (U-phase high-side switching element), and the switching element Q1 (ON-phase low-side switching element) is turned on / off with the switching element Q1. On the other hand, a pulse signal whose on-duty gradually decreases is input, and a low-level gate drive signal is input to each gate terminal of switching element Q4 (V-phase low-side switching element) and Q6 (W-phase low-side switching element). Then, by inputting a high level gate drive signal to the gate terminals of the switching elements Q3 (V-phase high-side switching element) and Q5 (W-phase high-side switching element), the U-phase drive coil Lu Gradually increasing the lock current that flows Kill.
以上に記載したそれぞれの制御モードでは、オンデューティが徐々に増大するパルス信号を入力するスイッチング素子が接続される相以外の他の2相のそれぞれに接続された2個のスイッチング素子のうちのどちらか一方(オンデューティが徐々に増大するパルス信号が入力されるサイド(ハイサイドあるいはローサイド)とは反対のサイド側のスイッチング素子)にはHighレベルのゲート駆動信号を入力するものとしたが、このように制御することで、安定したロック通電を可能にすることができる。 In each of the control modes described above, which of the two switching elements connected to each of the other two phases other than the phase to which the switching element that inputs the pulse signal whose on-duty gradually increases is connected is selected. On the other hand, a high-level gate drive signal is input to the switching element on the side opposite to the side (high side or low side) to which the pulse signal with gradually increasing on-duty is input. By controlling in this way, stable lock energization can be achieved.
しかしながら、他の2相のそれぞれに接続された2個のスイッチング素子のどちらか一方に必ずしもHighレベルのゲート駆動信号を入力する必要はなく、少なくとも2相のうちのどちらか一方の相のスイッチング素子の一方にHighレベルのゲート駆動信号が入力するようにすればよい。 However, it is not always necessary to input a high-level gate drive signal to one of the two switching elements connected to each of the other two phases, and the switching element of at least one of the two phases. A high-level gate drive signal may be input to one of the two.
尚、上記の実施形態では、3相の駆動コイルを有する3相モータを駆動するセンサレス同期モータ駆動装置について説明したが、本発明に係るセンサレス同期モータ駆動装置の制御対象は3相モータに限定されるものではなく、2相以上の複数相の駆動コイルを備えるモータに対して適用可能である。 In the above embodiment, the sensorless synchronous motor driving device that drives a three-phase motor having a three-phase driving coil has been described. However, the control target of the sensorless synchronous motor driving device according to the present invention is limited to a three-phase motor. It is not a thing, but it is applicable with respect to the motor provided with the drive coil of two or more phases.
また、上記実施形態では、インバータ回路2を構成するスイッチング素子はMOSFETとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、バイポーラトランジスタなどであってもよい。
In the above embodiment, the switching element constituting the
1:センサレス同期モータ駆動装置、2:インバータ回路、3:制御回路部、4:プリドライブ回路、5:ロック通電制御回路、6:モータ駆動制御回路、10:同期モータ、Q1,Q3,Q5:ハイサイドスイッチング素子(MOSFET)、Q2,Q4,Q6:ローサイドスイッチング素子(MOSFET)、Lu:U相の駆動コイル、Lv:V相の駆動コイル、Lw:W相の駆動コイル、Iu:U相の駆動コイルに流れるロック電流、Vcc:直流電源 1: sensorless synchronous motor drive device, 2: inverter circuit, 3: control circuit unit, 4: pre-drive circuit, 5: lock energization control circuit, 6: motor drive control circuit, 10: synchronous motor, Q1, Q3, Q5: High-side switching element (MOSFET), Q2, Q4, Q6: Low-side switching element (MOSFET), Lu: U-phase drive coil, Lv: V-phase drive coil, Lw: W-phase drive coil, Iu: U-phase Lock current flowing in the drive coil, Vcc: DC power supply
Claims (4)
前記インバータ回路に駆動信号を出力するプリドライブ回路と、前記モータの起動時に前記ロータを所定のロック位置に保持するためのロック電流を前記インバータ回路から前記駆動コイルに流すように前記プリドライブ回路を制御するロック通電制御回路とを含む制御回路部を備え、
前記ロック通電制御回路は、前記ロック電流の大きさが所定の値になるまで所定の時間をかけて増加するように制御する信号を前記プリドライブ回路に出力することを特徴とするセンサレス同期モータ駆動装置。 A sensorless synchronous motor drive device having an inverter circuit that selectively energizes the drive coil based on a counter electromotive voltage generated in a plurality of phase drive coils without using a sensor for detecting the position of the rotor,
A pre-drive circuit that outputs a drive signal to the inverter circuit, and the pre-drive circuit so that a lock current for holding the rotor at a predetermined lock position when the motor is started flows from the inverter circuit to the drive coil. A control circuit unit including a lock energization control circuit to control,
The lock energization control circuit outputs a signal to the pre-drive circuit for controlling the lock current to increase over a predetermined time until the lock current reaches a predetermined value. apparatus.
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