JP2011217584A - Motor drive unit and method of controlling the same - Google Patents

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JP2011217584A JP2010086153A JP2010086153A JP2011217584A JP 2011217584 A JP2011217584 A JP 2011217584A JP 2010086153 A JP2010086153 A JP 2010086153A JP 2010086153 A JP2010086153 A JP 2010086153A JP 2011217584 A JP2011217584 A JP 2011217584A
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Yoshihiro Nakamura
吉宏 中村
Katsusato Fujiura
活吏 藤裏
Shigemi Masuda
重巳 増田
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Minebea Co Ltd
ミネベア株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive unit and a method of controlling the motor drive unit, which facilitate correction of relative error in each sensor detecting a magnetic pole position of a rotor and adjustment of an advance angle, and enable a motor to be driven with high efficiency.SOLUTION: A motor drive unit 1 is equipped with: an inverter section 12 that supplies motor current flowing to a multiple phase coil; a current detecting section 11 that detest the motor current; and a control section 3 that supplies a control signal for operating the inverter section 12 with a predetermined excitation pattern. The control section 3 is equipped with a tuning section 7 into which both positional information from a plurality of magnetic pole position sensors 13 to 15 attached to a motor 16 and current information from the current detecting section 11 are inputted. The tuning section 7 is equipped with: a relative error correction means for correcting relative errors in the positional information; and an advance angle adjustment means for adjusting the advance angle of the motor, based on the positional information of which the relative errors have been corrected and the current information.

Description

本発明は、モータ駆動装置とその制御方法に関し、特に、多相コイルからなるステータと永久磁石からなるロータとを備えたモータを高効率に駆動するモータ駆動装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a motor drive device and a control method thereof, and more particularly, to a motor drive device and a control method thereof for driving a motor including a stator made of a multiphase coil and a rotor made of a permanent magnet with high efficiency.
一般に、多相コイルからなるステータと永久磁石からなるロータとを備えたモータ(例えば、ブラシレスDCモータ。以下、単にモータともいう。)は、モータ駆動装置が備えるインバータを所定の励磁パターンでスイッチングすることにより、多相(例えば3相)コイルに流れるモータ電流を順次供給して回転磁界を発生させ、永久磁石からなるロータがその回転磁界に追随して回転するように構成されている。
このようなモータを駆動するには、ロータの磁極位置に応じた適切なモータ電流を供給するために磁極位置を検出または推定する手段が必要となり、例えば、複数のホールセンサを用いて磁極位置を検出することが行われている。
In general, a motor (for example, a brushless DC motor; hereinafter, also simply referred to as a motor) having a stator made of a multiphase coil and a rotor made of a permanent magnet switches an inverter provided in the motor drive device with a predetermined excitation pattern. Thus, the motor current flowing through the multi-phase (for example, three-phase) coil is sequentially supplied to generate a rotating magnetic field, and the rotor made of a permanent magnet is configured to rotate following the rotating magnetic field.
In order to drive such a motor, a means for detecting or estimating the magnetic pole position is necessary to supply an appropriate motor current corresponding to the magnetic pole position of the rotor. For example, the magnetic pole position is determined using a plurality of Hall sensors. It is done to detect.
ここで、モータの駆動において、磁極位置に検出誤差があると、インバータを励磁するタイミングがずれて効率が悪化する。このような検出誤差の要因として、各ホールセンサのモータ軸への組み付け誤差があり、この組み付け誤差は、特に、径の大きなモータを駆動させる場合、その誤差角度が大きくなる傾向になるため問題となる。
この問題を解決する手段の1つとして、例えばレゾルバのような高精度の角度センサを用いて磁極位置を検出することが挙げられるが、このような高精度の角度センサは高価であり、モータ駆動装置のコストが増大するという問題がある。
そこで、従来、各ホールセンサからの磁極位置検出情報の相対誤差を補正するための方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Here, in the driving of the motor, if there is a detection error in the magnetic pole position, the timing for exciting the inverter shifts and the efficiency deteriorates. As a cause of such detection error, there is an assembly error of each hall sensor to the motor shaft, and this assembly error is a problem because the error angle tends to increase particularly when a motor having a large diameter is driven. Become.
One means for solving this problem is to detect the magnetic pole position using a high-precision angle sensor such as a resolver, for example. However, such a high-precision angle sensor is expensive and is driven by a motor. There is a problem that the cost of the apparatus increases.
Thus, conventionally, a method for correcting the relative error of the magnetic pole position detection information from each Hall sensor has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特開2007−166735号公報JP 2007-166735 A
しかしながら、モータの駆動制御では、各ホールセンサの取り付け位置の相対誤差を補正するだけでなく、特に正弦波駆動でそのトルクを最大限に引き出すためには、モータのコイルにおける誘起電圧とモータ電流の位相を合わせる所謂進角調整も重要であり、上述した特許文献1には、このような進角調整については、開示されていない。   However, the motor drive control not only corrects the relative error of the mounting position of each Hall sensor, but in order to maximize the torque especially by the sinusoidal drive, the induced voltage and motor current of the motor coil The so-called advance angle adjustment for adjusting the phase is also important, and Patent Document 1 described above does not disclose such advance angle adjustment.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロータの磁極位置を検出する各センサの相対誤差の補正及び進角の調整を容易に実施して、高効率でモータを駆動することが可能なモータ駆動装置及びその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to easily perform correction of relative error and adjustment of advance angle of each sensor for detecting the magnetic pole position of the rotor, and drive the motor with high efficiency. An object of the present invention is to provide a motor driving device and a control method thereof.
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。   The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention, and some of the components of each section are replaced, deleted, or further, while referring to the best mode for carrying out the invention. Those to which the above components are added can also be included in the technical scope of the present invention.
(1)永久磁石を有するロータと多相コイルを有するステータとを含むモータを駆動するためのモータ駆動装置において、
前記多相コイルに流れるモータ電流を供給するインバータ部と、前記モータ電流を検出する電流検出部と、前記インバータ部を所定の励磁パターンで動作させる制御信号を供給する制御部とを備えており、
前記制御部は、前記モータに取り付けられた複数個の磁極位置センサからの位置情報と、前記電流検出部からの電流情報が入力するチューニング部を備え、該チューニング部は、前記位置情報の相対誤差を補正する相対誤差補正手段と、相対誤差補正後の前記位置情報と前記電流情報に基づいて前記モータの進角を調整する進角調整手段とを備えることを特徴とするモータ駆動装置(請求項1)。
(1) In a motor drive device for driving a motor including a rotor having a permanent magnet and a stator having a multiphase coil,
An inverter unit for supplying a motor current flowing through the multiphase coil, a current detection unit for detecting the motor current, and a control unit for supplying a control signal for operating the inverter unit with a predetermined excitation pattern,
The control unit includes a tuning unit that receives position information from a plurality of magnetic pole position sensors attached to the motor and current information from the current detection unit, and the tuning unit includes a relative error of the position information. A motor drive device comprising: a relative error correction unit that corrects the angle; and an advance angle adjustment unit that adjusts the advance angle of the motor based on the position information and the current information after the relative error correction. 1).
(2)(1)項に記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記チューニング部から入力される相対誤差補正後の前記位置情報に基づいて前記ロータの回転速度を算出する速度演算部と、前記速度演算部から入力される前記回転速度及び前記チューニング部から入力される相対誤差補正後の前記位置情報に基づいて前記モータの位相を算出する位相計算部と、前記回転速度と目標速度との誤差、前記モータの位相、及び前記電流情報に基づいて前記インバータ部を動作させる制御信号を形成するベクトル演算部と、を含むことを特徴とするモータ駆動装置(請求項2)。 (2) In the motor drive device described in (1), the control unit calculates a rotation speed of the rotor based on the position information after the relative error correction input from the tuning unit. A phase calculation unit that calculates the phase of the motor based on the rotational speed input from the speed calculation unit and the positional information after the relative error correction input from the tuning unit, the rotational speed and the target speed, And a vector calculation unit that forms a control signal for operating the inverter unit based on the error of the motor, the phase of the motor, and the current information.
(3)(1)または(2)項に記載のモータ駆動装置において、前記相対誤差補正手段は、それぞれの前記磁極位置センサからの入力信号間の時間差を測定してこれらの平均を取り、前記磁極位置センサの一つのセンサの入力信号を基準として、前記磁極位置センサのその他のそれぞれについて、前記平均からの誤差を求めて対応する電気角を補正することにより、前記位置情報の相対誤差を補正することを特徴とするモータ駆動装置(請求項3)。 (3) In the motor driving device according to (1) or (2), the relative error correction unit measures a time difference between input signals from the magnetic pole position sensors, takes an average of these, and Relative error of the position information is corrected by obtaining an error from the average and correcting the corresponding electrical angle for each of the other magnetic pole position sensors based on the input signal of one of the magnetic pole position sensors. A motor driving device (claim 3).
(4)(1)から(3)のいずれか1項に記載のモータ駆動装置において、前記進角調整手段は、相対誤差補正後の前記位置情報から得られる前記モータの位相と前記モータ電流との相関に基づいて、前記モータ電流が最小となる前記位相を探索することにより、前記進角を調整することを特徴とするモータ駆動装置(請求項4)。 (4) In the motor drive device according to any one of (1) to (3), the advance angle adjusting means includes a phase of the motor and a motor current obtained from the position information after the relative error correction. The motor drive apparatus is characterized in that the advance angle is adjusted by searching for the phase at which the motor current is minimized based on the correlation of the motor current.
(5)多相コイルに流れるモータ電流を供給するインバータ部と、前記モータ電流を検出する電流検出部と、前記インバータ部を所定の励磁パターンで動作させる制御信号を供給する制御部とを備え、永久磁石を有するロータと前記多相コイルを有するステータとを含むモータを駆動するためのモータ駆動装置の制御方法であって、前記モータに取り付けられた複数個の磁極位置センサからの位置情報の相対誤差を補正する段階と、相対誤差補正後の前記位置情報と前記電流情報に基づいて前記モータの進角を調整する段階とを含むことを特徴とする制御方法(請求項5)。 (5) An inverter unit that supplies a motor current flowing through the multiphase coil, a current detection unit that detects the motor current, and a control unit that supplies a control signal for operating the inverter unit with a predetermined excitation pattern, A method of controlling a motor driving apparatus for driving a motor including a rotor having a permanent magnet and a stator having a multiphase coil, wherein relative position information from a plurality of magnetic pole position sensors attached to the motor A control method comprising: correcting an error; and adjusting an advance angle of the motor based on the position information and the current information after correcting the relative error (Claim 5).
本発明に係る負荷駆動装置は、以上のように構成したため、ロータの磁極位置を検出する各センサの相対誤差の補正及び進角の調整を容易に実施して、高精度の角度センサを用いることなく、高効率でモータを駆動することが可能なモータ駆動装置及びその制御方法を提供することが可能となる。   Since the load driving device according to the present invention is configured as described above, a highly accurate angle sensor is used by easily correcting the relative error and adjusting the advance angle of each sensor that detects the magnetic pole position of the rotor. Therefore, it is possible to provide a motor driving device and a control method thereof that can drive a motor with high efficiency.
本発明の一実施形態におけるモータ駆動装置を含むモータ制御システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the motor control system containing the motor drive device in one Embodiment of this invention. 図1に示すモータ駆動装置において、チューニング部の動作の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an example of an operation of a tuning unit in the motor drive device illustrated in FIG. 1. 本発明の一実施形態において、ホールセンサからの信号の例を示す図であり、(a)は、相対誤差のない場合、(b)は、相対誤差のある場合を示す図である。In one Embodiment of this invention, it is a figure which shows the example of the signal from a Hall sensor, (a) is a figure which shows the case where there is no relative error, (b) shows the case where there is a relative error. 本発明の一実施形態において、進角調整処理動作の一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of an advance angle adjustment processing operation in an embodiment of the present invention. 本発明に係るモータ駆動装置において、チューニング部の動作の別の例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating another example of the operation of the tuning unit in the motor drive device according to the present invention.
以下、本発明の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おけるモータ駆動装置1を含むモータ制御システム10示すブロック図である。モータ制御システム10は、モータ駆動装置1とモータユニット2から構成され、モータユニット2は、永久磁石形ブラシレスDCモータであるモータ16と、モータ16に取り付けられた3個のホールセンサ13、14、15からなる。本実施形態において、モータ16は、例えば、永久磁石型ブラシレスDCモータであり、2極の永久磁石を有するロータと、3相コイルを含むステータとを有するものである。また、3個のホールセンサ13、14、15は、モータ16のロータの磁極位置を検出する磁極位センサとして機能する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a motor control system 10 including a motor drive device 1 according to an embodiment of the present invention. The motor control system 10 includes a motor driving device 1 and a motor unit 2. The motor unit 2 includes a motor 16 that is a permanent magnet type brushless DC motor, and three hall sensors 13 and 14 attached to the motor 16. Consist of 15. In the present embodiment, the motor 16 is, for example, a permanent magnet type brushless DC motor, and includes a rotor having a two-pole permanent magnet and a stator including a three-phase coil. The three Hall sensors 13, 14, 15 function as magnetic pole position sensors that detect the magnetic pole position of the rotor of the motor 16.
モータ制御システム10において、モータ駆動装置1は、3相ブリッジ回路17及びこれを駆動する3相ブリッジドライバ9を含むインバータ部12と、モータ16の3相コイルに流れるモータ電流を検出する電流検出部11と、インバータ部12を動作させる制御信号をインバータ部12に供給する制御部3を備えている。
さらに、制御部3は、チューニング部7、記憶部8、速度演算部4、位相計算部5、及びベクトル演算部6を備えており、ホールセンサ13、14,15から入力される位置情報、電流検出部11から入力される電流情報、及び、目標速度に基づいて、モータ16をこの目標速度で回転させるために適切な励磁パターンでインバータ部12を動作させるためのPWM制御信号を形成し、インバータ部12の3相ブリッジドライバ9に出力するものである。
In the motor control system 10, the motor driving device 1 includes an inverter unit 12 including a three-phase bridge circuit 17 and a three-phase bridge driver 9 that drives the circuit, and a current detection unit that detects a motor current flowing in a three-phase coil of the motor 16. 11 and a control unit 3 for supplying a control signal for operating the inverter unit 12 to the inverter unit 12.
Further, the control unit 3 includes a tuning unit 7, a storage unit 8, a speed calculation unit 4, a phase calculation unit 5, and a vector calculation unit 6, and positional information and current input from the Hall sensors 13, 14, and 15. Based on the current information input from the detection unit 11 and the target speed, a PWM control signal for operating the inverter unit 12 with an appropriate excitation pattern to rotate the motor 16 at the target speed is formed. This is output to the three-phase bridge driver 9 of the unit 12.
ここで、本実施形態のモータ駆動装置1は、その制御部3がチューニング部7を備えており、このチューニング部7が、ホールセンサ13、14、15から入力される位置情報の相対誤差補正手段と、相対誤差補正後の位置情報と電流検出部11からの電流情報に基づいてモータ16の進角を調整する進角調整手段とを備えることを、その主要な特徴とするものであり、次に、チューニング部7の動作について詳述する。   Here, in the motor drive device 1 of the present embodiment, the control unit 3 includes a tuning unit 7, and the tuning unit 7 is a relative error correction unit for position information input from the Hall sensors 13, 14, and 15. And an advance angle adjusting means for adjusting the advance angle of the motor 16 based on the position information after the relative error correction and the current information from the current detection unit 11. Next, the operation of the tuning unit 7 will be described in detail.
尚、本実施形態において、少なくとも制御部3は、必要な揮発性メモリ(RAM)及び不揮発性メモリ(ROM)を備えたマイクロコントローラシステムとして構成されることが好ましく、その際、相対誤差補正手段及び進角調整手段は、以下に説明する動作を実行するソフトウェアモジュールとして実装されるものである。但し、本発明は、これらの構成要素の実装態様によって限定されるものではなく、制御部3(及び、その相対誤差補正手段及び進角調整手段)は、後述する制御動作を実行する限り、任意の適切なハードウェアまたはソフトウェア、またはそれらの組合せによって実現されるものであってもよい。   In the present embodiment, at least the control unit 3 is preferably configured as a microcontroller system including necessary volatile memory (RAM) and non-volatile memory (ROM). The advance angle adjusting means is implemented as a software module that executes the operations described below. However, the present invention is not limited by the mounting mode of these components, and the control unit 3 (and its relative error correction unit and advance angle adjustment unit) is arbitrary as long as the control operation described later is executed. It may be realized by appropriate hardware or software, or a combination thereof.
図2は、チューニング部7における動作の概要を示すフローチャートである。チューニング部7は、任意の適切なタイミングでそのチューニング動作を開始し、まず、各ホールセンサ13、14、15の相対誤差補正処理を実行し(ステップS101)、相対誤差補正処理が終了したならば(ステップS102のYes)、モータ16の制御位相の進角調整処理を実行する(ステップS103)。そして、制御位相の進角調整処理の終了により(ステップS104のYes)、チューニング動作が終了する。   FIG. 2 is a flowchart showing an outline of the operation in the tuning unit 7. The tuning unit 7 starts the tuning operation at any appropriate timing, and first executes the relative error correction processing of each Hall sensor 13, 14, 15 (step S101), and if the relative error correction processing is completed. (Yes in step S102), an advance adjustment process of the control phase of the motor 16 is executed (step S103). When the control phase advance angle adjustment process ends (Yes in step S104), the tuning operation ends.
ここで、チューニング部7におけるチューニング動作は、例えばモータ制御システム10の工場出荷時に1度実行され、それによって得られた後述する相対誤差の補正値及び進角の調整値を記憶部8に保存し、以後、制御部3は、この補正値及び調整値に基づいて制御信号を形成するものであってもよい。あるいは、チューニング部7におけるチューニング動作は、目標速度(回転速度指令)が所定の基準以上に変化した場合に、その都度始動されて、補正値及び調整値を更新するものであってもよい。後者の方法は、高精度に相対誤差の補正及び進角値の調整を実施する上で有利であり、一方、モータ制御システム10が目標速度の変更が頻繁に行われる用途で使用される場合には、モータ16の円滑な駆動のために、前者の方法をとる方が有利である場合もある。   Here, the tuning operation in the tuning unit 7 is executed once, for example, when the motor control system 10 is shipped from the factory, and a correction value for relative error and an adjustment value for advance angle, which are obtained as described later, are stored in the storage unit 8. Thereafter, the control unit 3 may form a control signal based on the correction value and the adjustment value. Alternatively, the tuning operation in the tuning unit 7 may be started each time the target speed (rotational speed command) changes to a predetermined reference or more to update the correction value and the adjustment value. The latter method is advantageous in correcting the relative error and adjusting the advance value with high accuracy. On the other hand, when the motor control system 10 is used in an application in which the target speed is frequently changed. In some cases, the former method is advantageous for smooth driving of the motor 16.
ここで、図3を参照して、各ホールセンサ13、14、15の相対誤差補正処理について、具体的に説明すれば、次の通りである。本実施形態において、ホールセンサ13、14、15は、モータ16の軸回りに、空間的に互いに120度離隔するように配置されており、これらの取り付け位置に相対的誤差がない場合、各ホールセンサ13、14、15からのチューニング部7に入力する信号は、図3(a)に示すようになる。
各ホールセンサ13、14、15の信号(それぞれ、図3に示す信号HallA、HallB、HallCに相当する)は、モータ16のロータの回転位置に応じて、電気角180°毎にハイ(High)とロー(Low)が切り替わるようになっており、3つの信号HallA、HallB、HallCの間のずれ(時間差)から、電気角60度のロータの回転位置が判定されるものである。
そして、各ホールセンサ13、14、15の取り付け位置に相対的誤差がない場合には、図3(a)に示すように、例えば、各信号間の電気角60度に対応する時間差(HallAのハイ入力からHallBのハイ入力までの時間TAB、HallBのハイ入力からHallCのハイ入力までの時間TBC、及び、HallCのハイ入力からHallAのロー入力までの時間TCA)は、全て等しい(TAB=TBC=TCA)。
Here, with reference to FIG. 3, the relative error correction processing of the hall sensors 13, 14, and 15 will be specifically described as follows. In the present embodiment, the hall sensors 13, 14, and 15 are arranged around the axis of the motor 16 so as to be spatially separated from each other by 120 degrees. Signals input to the tuning unit 7 from the sensors 13, 14, and 15 are as shown in FIG.
The signals of the hall sensors 13, 14, and 15 (corresponding to the signals HallA, HallB, and HallC shown in FIG. 3) are high at every electrical angle of 180 ° according to the rotational position of the rotor of the motor 16, respectively. The rotation position of the rotor having an electrical angle of 60 degrees is determined from the deviation (time difference) between the three signals HallA, HallB, and HallC.
When there is no relative error in the mounting position of each Hall sensor 13, 14, 15 as shown in FIG. 3A, for example, a time difference (HallA of Hall A) corresponding to an electrical angle of 60 degrees between the signals is obtained. The time T AB from the high input to the high input of HallB, the time T BC from the high input of HallB to the high input of HallC, and the time T CA from the high input of HallC to the low input of HallA) are all equal ( T AB = T BC = T CA ).
しかし、各ホールセンサ13、14、15の取り付け位置に相対的誤差がある場合には、図3(b)に示すように、これらの時間差(時間TAB、時間TBC、時間TCA)は異なるものになる。この場合、例えば、HallAを基準として選択し、HallB(TAB)に対する角度補正値を、時間TAB、時間TBC、及び時間TCAの平均をとることにより、次のように算出することができる。
[(TAB−(TAB+TBC+TCA)/3)/(TAB+TBC+TCA)]×180度
HallC(TCA)に対する角度補正値も同様にして算出する。
尚、TAB+TBC+TCAは電気角180度の回転にかかる時間である。
However, when there is a relative error in the mounting position of each Hall sensor 13, 14, 15, as shown in FIG. 3B, these time differences (time T AB , time T BC , time T CA ) are It will be different. In this case, for example, HallA is selected as a reference, and the angle correction value for HallB (T AB ) is calculated as follows by taking the average of time T AB , time T BC , and time T CA as follows: it can.
The angle correction value for [(T AB − (T AB + T BC + T CA ) / 3) / (T AB + T BC + T CA )] × 180 degrees HallC (T CA ) is calculated in the same manner.
Note that T AB + T BC + T CA is the time required for rotation of an electrical angle of 180 degrees.
このように算出された補正値は、記憶部8に保存され、以後、チューニング部7は、速度演算部4及び位相計算部5に対して、この補正値に基づいて相対誤差が補正された位置情報を出力するものである。
そして、速度演算部4は、相対誤差補正後の位置情報に基づいて、ロータの回転速度を算出し、また、位相計算部5は、速度演算部4からの入力される回転速度情報に基づいて、相対誤差補正後の位置情報を内挿することによって、モータ16の現在の位相を精細に計算し、ベクトル演算部6は、速度演算部4によって算出された回転速度と与えられた目標速度との誤差、位相計算部5によって算出されたモータ16の位相、及び電流検出部11からの電流情報に基づいて、周知のベクトル演算を実施して、インバータ部12を動作させる制御信号を形成する。
これによって、本実施形態におけるモータ駆動装置1は、高効率にモータ16を駆動することができる。
The correction value calculated in this way is stored in the storage unit 8, and thereafter, the tuning unit 7 positions the speed calculation unit 4 and the phase calculation unit 5 where the relative error is corrected based on the correction value. Information is output.
Then, the speed calculation unit 4 calculates the rotational speed of the rotor based on the position information after the relative error correction, and the phase calculation unit 5 is based on the rotational speed information input from the speed calculation unit 4. Then, the current phase of the motor 16 is calculated finely by interpolating the position information after the relative error correction, and the vector calculation unit 6 calculates the rotation speed calculated by the speed calculation unit 4 and the given target speed. Based on the error, the phase of the motor 16 calculated by the phase calculation unit 5, and the current information from the current detection unit 11, a well-known vector calculation is performed to form a control signal for operating the inverter unit 12.
Thereby, the motor drive device 1 in the present embodiment can drive the motor 16 with high efficiency.
次に、図4を参照して、チューニング部7における進角調整処理動作について説明する。この進角調整処理動作は、相対誤差補正後の位置情報から得られるモータ16の位相と電流検出部11により検出されたモータ電流との相関に基づいて、モータ電流が最小となる位相を探索することにより、制御位相の進角値を調整するものであり、以下、図4に示す各ステップ毎に、進角調整処理動作を説明する。
尚、図4に示す各ステップにおいて、モータの制御位相は、上述した補正値により相対誤差が補正された後の位置情報に基づいて得られるものである。
Next, the advance angle adjustment processing operation in the tuning unit 7 will be described with reference to FIG. In this advance angle adjustment processing operation, the phase at which the motor current is minimized is searched based on the correlation between the phase of the motor 16 obtained from the position information after the relative error correction and the motor current detected by the current detection unit 11. Thus, the advance value of the control phase is adjusted. Hereinafter, the advance angle adjustment processing operation will be described for each step shown in FIG.
In each step shown in FIG. 4, the motor control phase is obtained based on position information after the relative error is corrected by the correction value described above.
まず、位相調整値を初期化し(ステップS201)、位相調整ステップ(ステップS202)(例えば、0.05度程度)を設定する。次に、電流検出部11の電流情報から、一定時間におけるモータ電流の移動平均を算出して保存し(ステップS203)、位相調整値を位相調整ステップ分だけ減少させる(ステップS204)。次に、位相の調整方向を減少(マイナス)方向に設定する(ステップS205)。
次に、モータ制御システム10の動作が安定するまで一定時間待機し(ステップS206、S207)、その後、電流検出部11の現在の(すなわち、位相調整値を位相調整ステップ分だけ減少させた後の)電流情報から、一定時間におけるモータ電流の移動平均を算出する(ステップS208)。次に、ステップS208で算出された現在の移動平均と、ステップ203で保存された以前の移動平均とを比較し(ステップS209)、現在の移動平均が以前の移動平均よりも小さい場合(ステップS210におけるYes)、ステップS211に制御が移行する。
First, a phase adjustment value is initialized (step S201), and a phase adjustment step (step S202) (for example, about 0.05 degrees) is set. Next, the moving average of the motor current over a fixed time is calculated and stored from the current information of the current detector 11 (step S203), and the phase adjustment value is decreased by the phase adjustment step (step S204). Next, the phase adjustment direction is set to a decreasing (minus) direction (step S205).
Next, it waits for a certain period of time until the operation of the motor control system 10 is stabilized (steps S206 and S207), and then the current detection unit 11 present (that is, after the phase adjustment value is decreased by the phase adjustment step) ) From the current information, the moving average of the motor current for a fixed time is calculated (step S208). Next, the current moving average calculated in step S208 is compared with the previous moving average stored in step 203 (step S209), and the current moving average is smaller than the previous moving average (step S210). Yes), the control shifts to step S211.
ステップ210における判定でYesと判定された場合、位相調整値を減少させることによって、モータ電流が減少した(すなわち、効率が向上したこと)を意味するため、モータ電流の移動平均値を現在の値に更新した後(ステップS211)、位相調整値を変更して、再び、ステップS206から位相調整値の探索を繰り返すことになる。
但し、この際、ステップS212において、調整方向が減少(マイナス)方向かどうかが判定され、減少方向であった場合(Yes)、位相調整値を位相調整ステップ分だけ減少させる(ステップS213)。また、増大方向であった場合(No)には、位相調整値を位相調整ステップ分だけ増大させる(ステップS214)。
If the determination in step 210 is YES, it means that the motor current has decreased (that is, the efficiency has improved) by decreasing the phase adjustment value, so the moving average value of the motor current is the current value. (Step S211), the phase adjustment value is changed, and the search for the phase adjustment value is repeated again from step S206.
However, at this time, in step S212, it is determined whether or not the adjustment direction is a decrease (minus) direction. If the adjustment direction is the decrease direction (Yes), the phase adjustment value is decreased by the phase adjustment step (step S213). If it is in the increasing direction (No), the phase adjustment value is increased by the phase adjustment step (step S214).
一方、ステップS210において、現在の移動平均が以前の移動平均以上であった場合(ステップS210におけるNo)、制御は、ステップS215に移行し、ステップS210における判定が1回目か否かが判定される(ステップS215)。そして、この判定の結果がYesの場合には、位相調整値の調整方向を増大(プラス)方向に設定し(ステップS216)、ステップS211に遷移する。これによって、モータ電流が最小となる位相調整値が存在する可能性のある範囲が、逆方向にもう一度探索されることになる。また、ここで、位相調整ステップとして、初期値よりも小さい値を設定するものであってもよい。   On the other hand, when the current moving average is equal to or higher than the previous moving average in step S210 (No in step S210), the control proceeds to step S215, and it is determined whether or not the determination in step S210 is the first time. (Step S215). If the result of this determination is Yes, the phase adjustment value adjustment direction is set to an increasing (plus) direction (step S216), and the process proceeds to step S211. As a result, the range in which there is a possibility that the phase adjustment value at which the motor current is minimized exists again in the reverse direction. Here, a value smaller than the initial value may be set as the phase adjustment step.
そして、ステップS215における判定の結果がNoの場合、位相調整値を直前の値に戻し(すなわち、ステップS217において、調整方向が減少方向の場合(Yes)には、位相調整値を位相調整ステップ分増大させ(ステップS218)、調整方向が増大方向の場合(No)には、位相調整値を位相調整ステップ分減少させる(ステップS219))、次に、この位相調整値を、モータ電流が最小となり、したがって効率が最大である調整値として記憶部8に保存して(ステップS220)、制御位相の進角調整処理が終了する。   If the result of determination in step S215 is No, the phase adjustment value is returned to the previous value (that is, if the adjustment direction is decreasing in step S217 (Yes), the phase adjustment value is set to the phase adjustment step. If the adjustment direction is the increase direction (No), the phase adjustment value is decreased by the phase adjustment step (step S219). Next, the motor current is minimized by this phase adjustment value. Therefore, the adjustment value having the maximum efficiency is stored in the storage unit 8 (step S220), and the control phase advance angle adjustment processing ends.
尚、この進角調整処理により調整された角度は、チューニング部7におけるチューニング動作時に設定されている回転速度での最適な進角調整値である。モータの最適な進角量は、モータの回転数と負荷に応じて変化するものの、例えばエアコン等のファン用途に用いられるモータでは、負荷の大きさはモータが回転させるファンの特性によって決まることから、最適な進角量は回転数に比例することが知られており、適切な一次関数によって表すことができる。したがって、図4に示す進角調整処理によって得られた調整値から、モータの全回転領域の調整値を得ることができる。   The angle adjusted by this advance angle adjustment process is an optimum advance angle adjustment value at the rotational speed set during the tuning operation in the tuning unit 7. Although the optimum amount of advance of the motor varies depending on the motor speed and load, for example, in a motor used for a fan such as an air conditioner, the magnitude of the load is determined by the characteristics of the fan rotated by the motor. It is known that the optimal advance amount is proportional to the rotation speed, and can be expressed by an appropriate linear function. Therefore, the adjustment value for the entire rotation region of the motor can be obtained from the adjustment value obtained by the advance angle adjustment processing shown in FIG.
本実施形態におけるモータ駆動装置1は、このように、チューニング部7において、ロータの磁極位置を検出する各ホールセンサ13、14、15の相対誤差の補正と進角調整の両方を実施することによって、モータ制御システム10において、モータ16を高効率でモー駆動することが可能となる。   As described above, the motor drive device 1 according to the present embodiment performs both the correction of the relative error and the advance angle adjustment of the Hall sensors 13, 14, and 15 that detect the magnetic pole position of the rotor in the tuning unit 7. In the motor control system 10, the motor 16 can be driven with high efficiency.
また、本実施形態は、ロータの回転位置に応じて変化する誘起電圧に対して同位相の正弦波電流を流すか、または、進み位相の正弦波電流を流すベクトル制御方式(180度通電方式)の場合を例として説明したが、本発明に係るモータ駆動装置及びその制御方法は、回転位置に応じて変化する誘起電圧に対して誘起電圧が最大相の巻線と最小相の巻線を選択して通電する方式(120度通電方式)に対しても適用可能である。
位相調整動作の変形例は、図5に示すように、まず、調整対象位相をホールセンサA(13)とした位相調整処理を実行(ステップS301、S302)し、その終了後、調整対象位相をホールセンサB(14)とした位相調整処理を実行(ステップS304、S305)し、その終了後、調整対象位相をホールセンサC(15)とした位相調整処理を実行(ステップS307、S308)し、最後に、調整対象位相を進角調整に設定し(ステップS310)、位相調整処理を実行する(ステップS311)ものであってもよい。
この場合でも、各位相調整処理(ステップS302、S305、S308、S310)の具体的な動作は、図4に示す位相調整処理と同様のものである。
また、位相調整方法は、図4に示した方法に限定されるものではなく、例えば、2分検索法を用いて位相調整ステップを制御する方法であってもよい。2分検索法を用いることで調整時間の短縮あるいは正確な調整を行うことが可能となる場合もある。
Further, in the present embodiment, a vector control method (180-degree energization method) in which an in-phase sine wave current is applied to an induced voltage that changes in accordance with the rotational position of the rotor, or an advanced phase sine wave current is applied. However, the motor driving device and the control method thereof according to the present invention select the winding with the maximum phase and the minimum phase with respect to the induced voltage that changes according to the rotational position. Thus, the present invention is also applicable to a method of energizing (120-degree energization method).
As shown in FIG. 5, in the modification example of the phase adjustment operation, first, the phase adjustment process using the adjustment target phase as the hall sensor A (13) is executed (steps S301 and S302). The phase adjustment process with the hall sensor B (14) is executed (steps S304 and S305), and after that, the phase adjustment process with the phase to be adjusted as the hall sensor C (15) is executed (steps S307 and S308), Finally, the phase to be adjusted may be set to advance angle adjustment (step S310), and the phase adjustment process may be executed (step S311).
Even in this case, the specific operation of each phase adjustment process (steps S302, S305, S308, and S310) is the same as the phase adjustment process shown in FIG.
Further, the phase adjustment method is not limited to the method shown in FIG. 4, and may be a method of controlling the phase adjustment step using a binary search method, for example. By using the two-minute search method, it may be possible to shorten the adjustment time or perform an accurate adjustment.
1:モータ駆動装置、2:モータユニット、3:制御部、4:速度演算部、5:位相計算部、6:ベクトル演算部、7:チューニング部、8:記憶部、9:3相ブリッジドライバ、10:モータ制御システム、11:電流検出部、12:インバータ部、13,14,15:ホールセンサ(磁極位置センサ)、16:モータ、17:3相ブリッジ回路 1: motor drive unit, 2: motor unit, 3: control unit, 4: speed calculation unit, 5: phase calculation unit, 6: vector calculation unit, 7: tuning unit, 8: storage unit, 9: three-phase bridge driver DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Motor control system, 11: Current detection part, 12: Inverter part, 13, 14, 15: Hall sensor (magnetic pole position sensor), 16: Motor, 17: Three-phase bridge circuit

Claims (5)

  1. 永久磁石を有するロータと多相コイルを有するステータとを含むモータを駆動するためのモータ駆動装置において、
    前記多相コイルに流れるモータ電流を供給するインバータ部と、前記モータ電流を検出する電流検出部と、前記インバータ部を所定の励磁パターンで動作させる制御信号を供給する制御部とを備えており、
    前記制御部は、前記モータに取り付けられた複数個の磁極位置センサからの位置情報と、前記電流検出部からの電流情報が入力するチューニング部を備え、該チューニング部は、前記位置情報の相対誤差を補正する相対誤差補正手段と、相対誤差補正後の前記位置情報と前記電流情報に基づいて前記モータの進角を調整する進角調整手段とを備えることを特徴とするモータ駆動装置
    In a motor driving device for driving a motor including a rotor having a permanent magnet and a stator having a multiphase coil,
    An inverter unit for supplying a motor current flowing through the multiphase coil, a current detection unit for detecting the motor current, and a control unit for supplying a control signal for operating the inverter unit with a predetermined excitation pattern,
    The control unit includes a tuning unit that receives position information from a plurality of magnetic pole position sensors attached to the motor and current information from the current detection unit, and the tuning unit includes a relative error of the position information. A motor drive device comprising: a relative error correction unit that corrects the angle; and an advance angle adjustment unit that adjusts the advance angle of the motor based on the position information and the current information after the relative error correction.
  2. 前記制御部は、前記チューニング部から入力される相対誤差補正後の前記位置情報に基づいて前記ロータの回転速度を算出する速度演算部と、前記速度演算部から入力される前記回転速度及び前記チューニング部から入力される相対誤差補正後の前記位置情報に基づいて前記モータの位相を算出する位相計算部と、前記回転速度と目標速度との誤差、前記モータの位相、及び前記電流情報に基づいて前記インバータ部を動作させる制御信号を形成するベクトル演算部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。 The control unit is configured to calculate a rotational speed of the rotor based on the positional information after the relative error correction input from the tuning unit, the rotational speed input from the speed calculation unit, and the tuning. A phase calculation unit that calculates the phase of the motor based on the positional information after the relative error correction input from the unit, an error between the rotational speed and the target speed, the phase of the motor, and the current information The motor driving apparatus according to claim 1, further comprising a vector calculation unit that forms a control signal for operating the inverter unit.
  3. 前記相対誤差補正手段は、それぞれの前記磁極位置センサから入力する信号間の時間差を測定してこれらの平均を取り、前記磁極位置センサのその他のそれぞれについて、前記平均からの誤差を求めて対応する電気角を補正することにより、前記位置情報の相対誤差を補正することを特徴とする請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 The relative error correction means measures a time difference between signals input from the magnetic pole position sensors, takes an average of these, and obtains an error from the average for each of the other magnetic pole position sensors. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein a relative error of the position information is corrected by correcting an electrical angle.
  4. 前記進角調整手段は、相対誤差補正後の前記位置情報から得られる前記モータの位相と前記モータ電流との相関に基づいて、前記モータ電流が最小となる前記位相を探索することにより、前記進角を調整することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。 The advance angle adjusting means searches for the phase at which the motor current is minimized based on a correlation between the motor phase and the motor current obtained from the position information after the relative error correction. The motor drive device according to any one of claims 1 to 3, wherein the angle is adjusted.
  5. 多相コイルに流れるモータ電流を供給するインバータ部と、前記モータ電流を検出する電流検出部と、前記インバータ部を所定の励磁パターンで動作させる制御信号を供給する制御部とを備え、永久磁石を有するロータと前記多相コイルを有するステータとを含むモータを駆動するためのモータ駆動装置の制御方法であって、
    前記モータに取り付けられた複数個の磁極位置センサからの位置情報の相対誤差を補正する段階と、相対誤差補正後の前記位置情報と前記電流情報に基づいて前記モータの進角を調整する段階とを含むことを特徴とする制御方法。
    An inverter unit for supplying a motor current flowing in the multiphase coil, a current detection unit for detecting the motor current, and a control unit for supplying a control signal for operating the inverter unit with a predetermined excitation pattern, A method for controlling a motor driving device for driving a motor including a rotor having a stator and a stator having the multiphase coil,
    Correcting a relative error of position information from a plurality of magnetic pole position sensors attached to the motor; adjusting an advance angle of the motor based on the position information and the current information after correcting the relative error; The control method characterized by including.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014054079A (en) * 2012-09-07 2014-03-20 Panasonic Corp Motor control device
CN106160591A (en) * 2015-05-11 2016-11-23 美蓓亚株式会社 Motor drive control device
WO2018150908A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 株式会社ミツバ Motor control device and method for controlling motor control device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006081322A (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Nissan Motor Co Ltd Ac motor control unit
JP2008206375A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Mitsuba Corp Drive unit for brushless motor, and its driving method
JP2009225545A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Asmo Co Ltd Brushless motor controller, brushless motor, and setting method of brushless motor controller

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006081322A (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Nissan Motor Co Ltd Ac motor control unit
JP2008206375A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Mitsuba Corp Drive unit for brushless motor, and its driving method
JP2009225545A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Asmo Co Ltd Brushless motor controller, brushless motor, and setting method of brushless motor controller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014054079A (en) * 2012-09-07 2014-03-20 Panasonic Corp Motor control device
CN106160591A (en) * 2015-05-11 2016-11-23 美蓓亚株式会社 Motor drive control device
WO2018150908A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 株式会社ミツバ Motor control device and method for controlling motor control device

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