JP2012010456A - Drive control apparatus for three-phase ac motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent current from being abruptly changed while performing an adequate energization control responding to requests of a phase control.SOLUTION: A motor drive control apparatus performs a drive control of a three-phase motor in a 180° energization mode to perform an advance angle control for output timing of energization pattern based on calculated phase angles φ1 and φ2. When change of the phase angle is 60° or more at phase switch timing (time t1), MOSFETs at all phases are temporarily turned off and the advance angle control for the output timing of the energization pattern is performed at the phase angle φ2 after the phase switch.

Description

本発明は、三相ブリッジを用いて三相交流電動機の駆動を制御する駆動制御装置に係り、特に三相ブリッジの各スイッチング素子に対する駆動信号の出力タイミングを適切に制御する三相交流電動機の駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a drive control device that controls the driving of a three-phase AC motor using a three-phase bridge, and more particularly to the driving of a three-phase AC motor that appropriately controls the output timing of a drive signal to each switching element of the three-phase bridge. The present invention relates to a control device.

従来、例えば自動二輪車等に搭載された三相モータを駆動するにあたり、全波整流ブリッジ回路(三相ブリッジ)を用いてその駆動を制御する先行技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, when driving a three-phase motor mounted on, for example, a motorcycle, a prior art that controls the driving using a full-wave rectification bridge circuit (three-phase bridge) is known (for example, see Patent Document 1). .)

上記の先行技術(特許文献1)に示されるように、三相モータを駆動するブリッジ回路には6つの半導体スイッチング素子(FET、IGBT、サイリスタ等)が組み込まれており、これらスイッチング素子のON又はOFFを制御回路(例えばPIC)で制御することにより、バッテリから出力される直流を三相交流に変換することができる。   As shown in the above prior art (Patent Document 1), six semiconductor switching elements (FET, IGBT, thyristor, etc.) are incorporated in a bridge circuit that drives a three-phase motor. By controlling OFF by a control circuit (for example, PIC), the direct current output from the battery can be converted into a three-phase alternating current.

また上記の先行技術(特許文献1)に示されるように三相モータを駆動する場合、三相ブリッジのスイッチング素子を予め決まった順序でON又はOFFに切り替え、U相、V相、W相の各コイルに決まった順序で駆動電流を供給する制御が行われる。このとき、駆動電流の通電は各相について半周期(180°通電モード)に制御されており、このような通電を120°の位相差で繰り返すことで定常的なモータ駆動が実現されるものとなっている。   When driving a three-phase motor as shown in the above prior art (Patent Document 1), the switching elements of the three-phase bridge are switched on or off in a predetermined order, and the U-phase, V-phase, and W-phase are switched. Control for supplying drive current to each coil in a predetermined order is performed. At this time, energization of the drive current is controlled in a half cycle (180 ° energization mode) for each phase, and steady motor drive is realized by repeating such energization with a phase difference of 120 °. It has become.

特開2007−181364号公報(段落0031〜0037、図3,図5)JP 2007-181364 A (paragraphs 0031 to 0037, FIGS. 3 and 5)

通常、三相モータを駆動する場合、その負荷の変動に応じてモータの要求トルクも変動する。このようなトルク変動に対応するため、一般的に三相モータの駆動には位相制御の手法が用いられている。多くの先行技術文献等から公知のように、位相制御は各相のマグネットの位置(コイルとの相対関係でみた位置)に対して、コイルの通電タイミングを進角又は遅角させる制御手法であり、一般的に進角量(位相角)が大きくなると、それだけ大きいトルクを得ることができる。   Normally, when a three-phase motor is driven, the required torque of the motor also varies according to the variation of the load. In order to cope with such torque fluctuations, a phase control method is generally used for driving a three-phase motor. As is well known from many prior art documents, phase control is a control method that advances or retards the energization timing of the coil with respect to the position of the magnet of each phase (position as viewed relative to the coil). Generally, when the amount of advance (phase angle) increases, a larger torque can be obtained.

しかしながら、上記のように三相モータの駆動を180°通電モードで行う場合、各相への通電順序は6分の1周期(半周期の3分の1=60°)ごとに変化するため、制御上の位相角度が大幅に変化(60°以上)すると、各相に対して予め決められた通電順序が不規則に変化してしまうことになる。この場合、60°以上の位相角度の変化前と変化後では、特定の2相(例えばU相とW相)のコイルで同時に電流の流れる方向が入れ替わり、その結果、全相のコイルに流れる電流が急激に変動(例えば過電流が発生)する可能性があることから、60°以上の位相角度の変化が必要となる制御には極めて大きな困難を伴うことになる。   However, when driving the three-phase motor in the 180 ° energization mode as described above, the energization order to each phase changes every 1/6 cycle (1/3 of a half cycle = 60 °). When the phase angle in control changes significantly (60 ° or more), the energization sequence determined in advance for each phase changes irregularly. In this case, before and after the change of the phase angle of 60 ° or more, the direction in which current flows simultaneously in specific two-phase (for example, U-phase and W-phase) coils is switched, and as a result, the current flowing in all-phase coils Is likely to fluctuate rapidly (for example, an overcurrent occurs), and control that requires a change in phase angle of 60 ° or more is extremely difficult.

そこで本発明は、位相制御上の要求に対して適切な通電制御を行いつつ、電流の急激な変動を抑える技術の提供を課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for suppressing a rapid fluctuation in current while performing appropriate energization control in response to a request in phase control.

上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。
本発明の三相交流電動機の駆動制御装置は、ドライバ回路及び制御回路を備えた構成である。このうちドライバ回路は、バッテリから出力される直流を複数のスイッチング素子で三相波形の駆動電流に変換し、三相交流電動機の各相の巻線に対して個別に供給する機能を有する。また制御回路は、各スイッチング素子に対して通電状態又は非通電状態への切り替えを指示する駆動信号を三相波形と同じ周期で生成するとともに、三相交流電動機の位相を基準として算出した位相角度に基づいて駆動信号の出力タイミングを制御する機能を有する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following solutions.
The drive control device for a three-phase AC motor of the present invention has a configuration including a driver circuit and a control circuit. Of these, the driver circuit has a function of converting the direct current output from the battery into a drive current having a three-phase waveform by a plurality of switching elements, and individually supplying the drive current to each phase of the three-phase alternating current motor. The control circuit generates a drive signal that instructs each switching element to switch to the energized state or the non-energized state at the same cycle as the three-phase waveform, and calculates the phase angle based on the phase of the three-phase AC motor. The function of controlling the output timing of the drive signal based on the above.

特に上記の制御回路は、位相角度の算出結果から駆動信号の出力タイミングの変化量が所定の角度以上であると判断した場合、各相の全てのスイッチング素子に対して非通電状態への切り替えを指示するための駆動信号を出力した後に、位相角度の算出結果に基づいて駆動信号を出力するものである。   In particular, when the control circuit determines that the amount of change in the output timing of the drive signal is equal to or greater than a predetermined angle from the calculation result of the phase angle, the control circuit switches all the switching elements of each phase to the non-energized state. After outputting the drive signal for instructing, the drive signal is output based on the calculation result of the phase angle.

上記のように本発明の駆動制御装置は、位相制御に際して大幅な位相角度の変化(所定の角度以上の変化)が生じると判断した場合、そのまま単純に新たな位相角度への変更を行うのではなく、その事前に一度、全相のスイッチング素子に対して非通電状態(OFF)に切り替える制御を実行している。この場合、ドライバ回路からの出力は全相で一旦OFFになることから、これに伴って一時的に三相交流電動機内の巻線に流れる駆動電流も消失する。そして、この状態から新たな位相角度で駆動信号の出力タイミングを制御したとしても、その前に電流の流れが消失していることから、上述したような電流の方向が反転することによる急激な電流の変化(過電流)が生じることはない。   As described above, when the drive control device of the present invention determines that a significant phase angle change (change of a predetermined angle or more) occurs during the phase control, the drive control device does not simply change to a new phase angle as it is. Rather, the control for switching all the switching elements to the non-energized state (OFF) is executed once in advance. In this case, since the output from the driver circuit is once turned off for all phases, the drive current that temporarily flows through the windings in the three-phase AC motor is also lost accordingly. Even if the output timing of the drive signal is controlled with a new phase angle from this state, since the current flow has disappeared before that, the rapid current caused by the reversal of the current direction as described above No change (overcurrent) occurs.

また本発明の駆動制御装置は、複数のスイッチング素子の通電状態及び非通電状態の切り替え順序を各相別に予め規定した通電制御マップを記憶する記憶回路をさらに備えてもよい。この場合、制御回路は、三相交流電動機の回転に伴い各相の巻線にそれぞれ対応した位置センサにより出力される位置検出信号を入力し、通電制御マップにおいて各スイッチング素子が通電状態に切り替わる通電パターンの組み合わせを各相の1周期の6等分にあたる位相区分ごとに第1から第6までの序列で循環する6つの出力ステージとして予め規定した上で、位置検出信号を基準として各出力ステージをその序列の順に移行させながら駆動信号を生成する。さらに制御回路は、位相角度の算出結果に基づいて駆動信号の出力タイミングを制御するにあたり、序列の順を飛び越えた出力ステージに移行させる必要があると判断した場合、各相の全てのスイッチング素子に対して非通電状態への切り替えを指示するための駆動信号を出力した後に、序列の順を飛び越えた出力ステージに移行させて駆動信号を出力する。   In addition, the drive control device of the present invention may further include a storage circuit that stores an energization control map that predefines the switching order of the energized state and the non-energized state of the plurality of switching elements for each phase. In this case, the control circuit inputs a position detection signal output by a position sensor corresponding to each phase winding in accordance with the rotation of the three-phase AC motor and energizes each switching element to switch to the energized state in the energization control map. The combination of patterns is defined in advance as six output stages that circulate in the order from the first to the sixth for each phase section corresponding to six equal parts of one period of each phase, and each output stage is defined based on the position detection signal. A drive signal is generated while shifting in the order of the order. In addition, when the control circuit determines that it is necessary to shift to an output stage that skips the order of the order in controlling the output timing of the drive signal based on the calculation result of the phase angle, it applies to all switching elements of each phase. On the other hand, after outputting a drive signal for instructing switching to a non-energized state, the drive signal is output by shifting to an output stage that skips the order of order.

例えば、三相交流電動機の各相を180°通電モードで駆動する場合、各相のスイッチング素子の通電パターンを60°の位相区分ごとに入れ替えることで、出力ステージが順繰りに変化していくことになる。ただし、この場合でも位相角度の切り替わりによってその変動幅が60°以上になってしまうと、出力ステージの移行順序がイレギュラーとなり、上述したように2つの相で電流の向きが同時に入れ替わるといった現象が発生し得る。   For example, when each phase of a three-phase AC motor is driven in the 180 ° energization mode, the output stage is changed in order by changing the energization pattern of each phase switching element for each 60 ° phase section. Become. However, even in this case, if the fluctuation range becomes 60 ° or more due to the switching of the phase angle, the transition order of the output stage becomes irregular, and the phenomenon that the direction of the current is switched simultaneously in the two phases as described above. Can occur.

そこで本発明では、位相制御に関して出力ステージの移行順序がイレギュラーとなることが判明した場合、ステージ移行の前後で全相のスイッチング素子を非通電状態とすることで、電流の流れを一時的にリセットしている。この状態からイレギュラーな順序で次の出力ステージに移行させたとしても、事前に電流の流れがリセットされていることから、この場合は位相制御のリスタートと同じ結果となる。したがって、2つの相で電流の向きが同時に入れ替わるといった現象が発生するのを防止し、適切な位相制御を実現することが可能となる。   Therefore, in the present invention, when it is found that the order of transition of the output stage is irregular with respect to the phase control, the current flow is temporarily reduced by de-energizing all the phase switching elements before and after the stage transition. It is resetting. Even if the state is shifted from this state to the next output stage in an irregular order, the current flow is reset in advance, and in this case, the same result as the restart of phase control is obtained. Therefore, it is possible to prevent a phenomenon in which the directions of currents are switched at the same time in two phases, and to realize appropriate phase control.

あるいは上記の制御回路は、位置検出信号に基づいて周期的に位相角度の算出を行い、前回の位相角度の算出結果と最新の位相角度の算出結果との差が所定の角度以上であると判断した場合、各相の全てのスイッチング素子に対して非通電状態への切り替えを指示するための駆動信号を出力した後、最新の位相角度の算出結果に基づいて駆動信号の出力タイミングを制御することが好ましい。   Alternatively, the control circuit periodically calculates the phase angle based on the position detection signal, and determines that the difference between the previous phase angle calculation result and the latest phase angle calculation result is equal to or greater than a predetermined angle. In this case, after outputting a drive signal for instructing switching to a non-energized state for all switching elements of each phase, the output timing of the drive signal is controlled based on the latest calculation result of the phase angle. Is preferred.

上記の態様であれば、位相角度の大幅な変化の前後で急激な電流の変化が生じるのを確実に防止することができる。   If it is said aspect, it can prevent reliably that the rapid change of an electric current arises before and after the big change of a phase angle.

本発明の三相交流電動機の駆動制御装置によれば、これまで現実的に制御できなかった位相角度の大幅な変化にも対応し、位相制御上で対応が不能な位相角度の領域(制御禁止領域)を設けることなく位相制御を実現できる。   According to the drive control device for a three-phase AC motor of the present invention, it is possible to cope with a large change in the phase angle that could not be practically controlled so far, and the phase angle region that cannot be handled in the phase control (control prohibition) Phase control can be realized without providing a region.

一実施形態のモータ駆動制御装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the composition of the motor drive control device of one embodiment. 制御回路による三相モータの基本的な駆動制御の概念を各種の状態変化とともに表すタイミングチャートである。It is a timing chart showing the concept of the basic drive control of the three-phase motor by a control circuit with various state changes. 第1出力ステージで駆動制御を行った場合の駆動電流の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the drive current at the time of performing drive control in the 1st output stage. 制御回路による位相制御の概念を各種の状態変化とともに表すタイミングチャートである。It is a timing chart showing the concept of phase control by a control circuit together with various state changes. 出力ステージ飛びの有無による状態変化の違いを対比して示す図である。It is a figure which contrasts and shows the difference in the state change by the presence or absence of an output stage jump. 位相制御に際してステージ飛びが発生した場合の状態変化を示したタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a state change when a stage jump occurs during phase control. ステージ飛びの現象に対する最適な対応策を実施した場合の状態変化を示したタイミングチャートである。It is a timing chart which showed the state change at the time of implementing the optimal countermeasure with respect to the phenomenon of a stage skip. 制御回路において実行される位相角度制御処理の手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a procedure of the phase angle control process performed in a control circuit. 対応策を実施した場合の状態変化を検証例として示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the state change at the time of implementing a countermeasure as a verification example.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態のモータ駆動制御装置10の構成を概略的に示す図である。このモータ駆動制御装置10は、例えば三相交流電動機である三相モータ12の駆動を制御するためのものである。なお三相モータ12は、図示しない動力システム(例えば自動二輪車)に搭載されることで、動力システムの駆動源として機能する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a motor drive control device 10 according to an embodiment. This motor drive control device 10 is for controlling the drive of a three-phase motor 12, which is a three-phase AC motor, for example. The three-phase motor 12 functions as a drive source of the power system by being mounted on a power system (not shown) such as a motorcycle.

三相モータ12は、例えばU相、V相、W相の巻線(モータコイル、ステータコイル等)12u,12v,12wを有する他、図示しないロータとして例えば永久磁石(マグネット)を有している。なお永久磁石は、U相、V相、W相の巻線12u,12v,12wにそれぞれ対応して3つずつ設けられている。また図示しないロータには、例えば三相モータ12の出力軸が接続されており、ロータの回転により出力トルクが得られるものとなっている。   The three-phase motor 12 has, for example, U-phase, V-phase, and W-phase windings (motor coils, stator coils, etc.) 12u, 12v, and 12w, and also has, for example, permanent magnets (magnets) as a rotor (not shown). . Three permanent magnets are provided corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase windings 12u, 12v, and 12w, respectively. Further, for example, an output shaft of a three-phase motor 12 is connected to a rotor (not shown), and an output torque can be obtained by rotation of the rotor.

上記のモータ駆動制御装置10は、主にドライバ回路20及び制御ユニット30を備えている。このうちドライバ回路20は、例えば6つのスイッチング素子であるMOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzを用いた三相ブリッジを構成している。   The motor drive control device 10 described above mainly includes a driver circuit 20 and a control unit 30. Of these, the driver circuit 20 forms a three-phase bridge using MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz that are, for example, six switching elements.

ドライバ回路20の端子(図示していない)にはバッテリ24が接続されており、このバッテリ24にはドライバ回路20と別の負荷26(例えば別の電気回路)もまた接続されている。   A battery 24 is connected to a terminal (not shown) of the driver circuit 20, and another load 26 (for example, another electric circuit) is also connected to the battery 24.

制御ユニット30は、例えば中央処理装置(CPU)である制御回路32を有している。制御回路32(内蔵ROM等の記憶回路)には制御プログラムが格納されている他、各MOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzに対する通電パターンを予め定めた通電制御マップや、三相モータ12の位相制御に必要な位相角テーブル等が格納されている。なお、制御プログラムや通電制御マップについては、それぞれ例を挙げてさらに後述する。   The control unit 30 includes a control circuit 32 that is, for example, a central processing unit (CPU). The control circuit 32 (storage circuit such as a built-in ROM) stores a control program, an energization control map in which energization patterns for the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz are determined in advance, and the three-phase motor 12 The phase angle table and the like necessary for the phase control of this are stored. The control program and the energization control map will be further described later with examples.

制御ユニット30は、外部インタフェースとして出力回路38及び入力回路40を備えている。制御ユニット30は、上記の出力回路38を通じて各MOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzに対する駆動信号を出力し、それぞれ通電(ON)又は非通電(OFF)への切り替えを行う。   The control unit 30 includes an output circuit 38 and an input circuit 40 as external interfaces. The control unit 30 outputs drive signals for the respective MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz through the output circuit 38, and switches to energization (ON) or non-energization (OFF), respectively.

また制御ユニット30には、入力回路40から外部信号として三相モータ12に対するトルク指令値Tr及びバッテリ24の電圧信号Vbattが入力される。なおこれら外部信号は、三相モータ12が搭載された動力システムの制御信号として制御ユニット30に供給されている。   Further, the torque command value Tr for the three-phase motor 12 and the voltage signal Vbatt of the battery 24 are input to the control unit 30 from the input circuit 40 as external signals. These external signals are supplied to the control unit 30 as control signals for the power system on which the three-phase motor 12 is mounted.

その他にも、三相モータ12には位置センサ42が設けられている。この位置センサ42は、例えばホール素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センシングデバイスである。磁気センシングデバイスは三相モータ12の回転に伴い、各相の巻線12u,12v,12wにそれぞれ対応する位置検出信号を出力する。この位置検出信号は制御ユニット30の入力回路40を経て制御回路32に入力される。なお位置センサ42は、例えばロータに設けられた角度センサであってもよいが、三相モータ12回転に伴う各相の位置変化を検出することができるものであれば、その他の箇所に設けられたものでもよい。   In addition, the three-phase motor 12 is provided with a position sensor 42. The position sensor 42 is a magnetic sensing device using, for example, a Hall element or a magnetoresistive element. As the three-phase motor 12 rotates, the magnetic sensing device outputs position detection signals corresponding to the windings 12u, 12v, and 12w of each phase. This position detection signal is input to the control circuit 32 via the input circuit 40 of the control unit 30. The position sensor 42 may be, for example, an angle sensor provided in the rotor, but may be provided in other locations as long as it can detect a change in position of each phase accompanying the rotation of the three-phase motor 12. May be good.

〔基本的な制御例〕
図2は、制御回路32による三相モータ12の基本的な駆動制御の概念を各種の状態変化とともに表すタイミングチャートである。以下、具体的に説明する。
[Basic control example]
FIG. 2 is a timing chart showing the concept of basic drive control of the three-phase motor 12 by the control circuit 32 together with various state changes. This will be specifically described below.

〔位置センサ信号〕
図2中(A):先ず制御回路32は、上記の位置センサ42から出力される位置検出信号に基づき、U相、V相、W相の各相別に位置センサ信号を取得する。このとき三相モータ12の回転が定常(例えば正方向に回転中で回転速度及び出力トルクが一定)であるとすると、位置センサ信号は図示のように理想的な三相の矩形波状信号として観測することができる。すなわち、各相の位置センサ信号はU相、V相、W相の順に位相が120°ずつずれており、その立ち上がり(上向きエッジ)から立ち下がり(下向きエッジ)までが各相の半周期分(180°)に相当する。
[Position sensor signal]
2A: First, the control circuit 32 acquires position sensor signals for each of the U phase, V phase, and W phase based on the position detection signal output from the position sensor 42 described above. At this time, if the rotation of the three-phase motor 12 is steady (for example, rotating in the positive direction and the rotation speed and output torque are constant), the position sensor signal is observed as an ideal three-phase rectangular wave signal as shown in the figure. can do. That is, the position sensor signals of each phase are shifted by 120 ° in the order of U phase, V phase, and W phase, and from the rising edge (upward edge) to the falling edge (downward edge) for a half cycle of each phase ( 180 °).

〔通電制御マップ〕
図2中(B):上記の制御回路32には、各MOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzを個別にON又はOFFに切り替える順序を予め規定した通電パターンが通電制御マップとして記憶されている。制御回路32は位置センサ信号の立ち上がり変化又は立ち下がり変化を基準(割り込みトリガ)として通電制御マップを参照し、現在の位置情報に対応する通電パターンを決定する。なおドライバ回路20(三相ブリッジ)の回路構成上、U相、V相、W相の各相別のMOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzは、その一方がONに切り替わるときは必ず他方がOFFに切り替わるものとなっている。
[Energization control map]
In FIG. 2, (B): In the control circuit 32, an energization pattern in which the order of switching each of the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz individually to ON or OFF is preliminarily defined is stored as an energization control map. Yes. The control circuit 32 determines an energization pattern corresponding to the current position information with reference to the energization control map using the rise change or fall change of the position sensor signal as a reference (interrupt trigger). In addition, due to the circuit configuration of the driver circuit 20 (three-phase bridge), the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz for each of the U-phase, V-phase, and W-phase must always be turned on when one of them is switched on. Is switched to OFF.

〔出力ステージ〕
図2中(C):駆動制御では、上述した通電パターンの組み合わせを予め「第1〜第6の出力ステージ」として規定し、これら出力ステージを順番に移行させていくロジックを採用している。例えば、U相について位置センサ信号が立ち上がるタイミングから、次にW相について位置センサ信号が立ち下がるまでの区間(位相60°)については、これを「第1出力ステージ」とする。続いて、W相について位置センサ信号が立ち下がるタイミングから、次にV相について位置センサ信号が立ち上がるまでの区間(位相60°)については、これを「第2出力ステージ」とする。また、V相について位置センサ信号が立ち上がるタイミングから、次にU相について位置センサ信号が立ち下がるまでの区間(位相60°)については、これを「第3出力ステージ」とする。続いて、U相について位置センサ信号が立ち下がるタイミングから、次にW相について位置センサ信号が立ち上がるまでの区間(位相60°)については、これを「第4出力ステージ」とする。さらに、W相について位置センサ信号が立ち上がるタイミングから、次にV相について位置センサ信号が立ち下がるまでの区間(位相60°)については、これを「第5出力ステージ」とする。そして、V相について位置センサ信号が立ち下がるタイミングから、次にU相について位置センサ信号が立ち上がるまでの区間(位相60°)については、これを「第6出力ステージ」とすることができる。
[Output stage]
In FIG. 2, (C): In the drive control, the above-described combination of the energization patterns is defined as “first to sixth output stages” in advance, and logic that shifts these output stages in order is employed. For example, for the section (phase 60 °) from the timing when the position sensor signal rises for the U phase to the time when the position sensor signal falls for the W phase, this is referred to as a “first output stage”. Subsequently, for a section (phase 60 °) from the timing when the position sensor signal falls for the W phase to the time when the position sensor signal rises for the V phase, this is referred to as a “second output stage”. In addition, for the section (phase 60 °) from the timing when the position sensor signal rises for the V phase to the time when the position sensor signal falls for the U phase, this is referred to as a “third output stage”. Subsequently, for a section (phase 60 °) from the timing when the position sensor signal falls for the U phase to the time when the position sensor signal rises for the W phase, this is referred to as a “fourth output stage”. Further, for a section (phase 60 °) from the timing when the position sensor signal rises for the W phase to the time when the position sensor signal falls for the V phase, this is referred to as a “fifth output stage”. Then, for the section (phase 60 °) from the timing when the position sensor signal falls for the V phase to the time when the position sensor signal rises for the U phase next, this can be set as the “sixth output stage”.

発明の最適な実施に資するため説明を補足すると、例えば上記の「第1出力ステージ」では、図2中(B)の通電パターンとしてMOSFET22Tu,22Ty,22TwがONであり、MOSFET22Tx,22Tv,22TzがOFFである組み合わせが指定されている。この場合、制御回路32は指定された組み合わせで駆動信号を生成し、出力回路38を通じて各MOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22TzのON又はOFFの状態を制御する。制御回路32は、上記の出力ステージを第1〜第6の循環する序列で(順繰りに)移行させつつ、それぞれの出力ステージで指定された組み合わせで駆動信号を生成及び出力する。なおここでは便宜上、位相角(進角量)を0°としている。   Supplementing the description to contribute to the optimal implementation of the invention, for example, in the above “first output stage”, the MOSFETs 22Tu, 22Ty, 22Tw are ON as the energization pattern in FIG. 2B, and the MOSFETs 22Tx, 22Tv, 22Tz are A combination that is OFF is specified. In this case, the control circuit 32 generates a drive signal in a designated combination, and controls the ON or OFF state of each of the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz through the output circuit 38. The control circuit 32 generates and outputs a drive signal in a combination designated by each output stage while shifting the output stages in the first to sixth circulating orders (in order). Here, for convenience, the phase angle (advance amount) is set to 0 °.

〔駆動電流波形〕
図2中(D):その結果、三相モータ12におけるU相、V相、W相の各相の通電電流波形は、理想的な三相交流波形として観測される。
[Drive current waveform]
In FIG. 2, (D): As a result, the energization current waveforms of the U-phase, V-phase, and W-phase in the three-phase motor 12 are observed as ideal three-phase AC waveforms.

図3は、第1出力ステージで駆動制御を行った場合の駆動電流の流れを示す図である。この場合、ドライバ回路20ではMOSFET22Tu,22Ty,22TwがONになり、MOSFET22Tx,22Tv,22TzがOFFになることで、駆動電流を流し三相モータ12にトルクを発生させる。特に図示していないが、その他の第2〜第6ステージについても、それぞれの通電パターンにしたがって駆動電流が発生する。   FIG. 3 is a diagram showing the flow of drive current when drive control is performed in the first output stage. In this case, in the driver circuit 20, the MOSFETs 22Tu, 22Ty, and 22Tw are turned on, and the MOSFETs 22Tx, 22Tv, and 22Tz are turned off, so that a driving current is passed and torque is generated in the three-phase motor 12. Although not particularly shown, drive currents are also generated in the other second to sixth stages according to the respective energization patterns.

〔位相制御例〕
次に図4は、制御回路32による位相制御の概念を各種の状態変化とともに表すタイミングチャートである。位相制御は主に、位置センサ信号の立ち上がり又は立ち下がりを基準として制御回路32が位相角度を算出し、その算出結果に基づいてMOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzに対する駆動信号の出力タイミングを制御するものである。
[Phase control example]
Next, FIG. 4 is a timing chart showing the concept of phase control by the control circuit 32 together with various state changes. In the phase control, the control circuit 32 mainly calculates the phase angle based on the rise or fall of the position sensor signal, and the output timing of the drive signal to the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, 22Tz based on the calculation result. Is to control.

〔進角指令値〕
図4中(A):例えば、三相モータ12に対する要求トルクTrの変化に伴い、制御回路32は進角指令値を決定する。このとき制御回路32は、現在の進角指令値に対応する位相角度φ1(例えば15°)で駆動信号の出力タイミングを制御する。
[Advance command value]
In FIG. 4, (A): For example, the control circuit 32 determines the advance angle command value in accordance with the change in the required torque Tr for the three-phase motor 12. At this time, the control circuit 32 controls the output timing of the drive signal at the phase angle φ1 (for example, 15 °) corresponding to the current advance angle command value.

〔出力ステージ移行タイミング〕
図4中(B),(C):この場合の出力タイミングは、例えばU相についての位置センサ信号の立ち上がりエッジを基準としたとき、そこから位相角度φ1だけ進めた(前倒しの)タイミングに設定される。この場合、制御回路32は位相角度φ1だけ進めたタイミングで出力ステージを移行(例えば第6→第1へ移行)させつつ、各出力ステージで指定された組み合わせで駆動信号を生成及び出力する。
[Output stage transition timing]
In FIG. 4, (B) and (C): The output timing in this case is set to a timing advanced (forward) by the phase angle φ1 from the rising edge of the position sensor signal for the U phase, for example. Is done. In this case, the control circuit 32 generates and outputs a drive signal in a combination designated by each output stage while shifting the output stage (for example, shifting from sixth to first) at a timing advanced by the phase angle φ1.

〔各相の電圧波形〕
図4中(D):その結果、三相モータ12におけるU相、V相、W相の各相の電圧波形は、位置センサ信号よりも位相角度φ1だけ進角した状態で観測される。
[Voltage waveform of each phase]
In FIG. 4, (D): As a result, the voltage waveforms of the U-phase, V-phase, and W-phase in the three-phase motor 12 are observed in a state advanced by a phase angle φ1 from the position sensor signal.

〔位相切り替わり〕
ここまでは、進角指令値(位相角度φ1)が変化する前についての説明であるが、進角指令値がある程度の幅をもって変化した場合は以下の現象が発生する。
[Phase switching]
Up to this point, the description has been made before the advance angle command value (phase angle φ1) changes. However, when the advance angle command value changes with a certain width, the following phenomenon occurs.

〔時刻t1以降〕
図4中(A):いま、ある時刻t0で新たな進角指令値が決定され、ある時刻t1に新たな進角指令値を反映した場合を想定する。この場合、制御回路32は、例えば次のV相の立ち下がりエッジを基準として新たな進角指令値に対応する位相角度φ2(例えば135°とする)で駆動信号の出力タイミングを制御する。
[After time t1]
In FIG. 4, (A): It is assumed that a new advance angle command value is determined at a certain time t0 and the new advance angle command value is reflected at a certain time t1. In this case, for example, the control circuit 32 controls the output timing of the drive signal at the phase angle φ2 (for example, 135 °) corresponding to the new advance command value with the next V-phase falling edge as a reference.

〔ステージ欠落の発生〕
図4中(B),(C):この場合の出力タイミングは、例えばV相についての位置センサ信号の立ち上がりエッジ(0°)を基準としたとき、そこから位相角度φ2だけ進めたタイミングに設定される。この場合、制御回路32は、例えば次のV相の立ち上がりエッジを基準として位相角度φ2だけ進めたタイミングで出力ステージを移行させるが、このとき前回の位相角度φ1から今回の位相角度φ2への変化幅が1ステージ分(60°)以上となっている。したがって、ここでは出力ステージの移行順序に飛び越えが発生し、それまでの第6出力ステージから2ステージ分(120°)をスキップし、第3出力ステージへの移行となる。その結果、出力ステージの移行に関しては欠落(ここでは第1,第2出力ステージの欠落)が発生したことになる。
[Occurrence of missing stage]
4B and 4C: The output timing in this case is set to a timing advanced by a phase angle φ2 from the rising edge (0 °) of the position sensor signal for the V phase, for example. Is done. In this case, for example, the control circuit 32 shifts the output stage at a timing advanced by the phase angle φ2 with respect to the rising edge of the next V phase, for example. At this time, the change from the previous phase angle φ1 to the current phase angle φ2 The width is one stage (60 °) or more. Therefore, here, a jump occurs in the order of transition of the output stages, and two stages (120 °) are skipped from the sixth output stage so far, and the transition to the third output stage is made. As a result, an omission (here, omission of the first and second output stages) has occurred with respect to the transition of the output stage.

〔各相の電圧波形〕
図4中(D):三相モータ12におけるU相、V相、W相の各相の電圧波形は、新たな進角指令値によって位置センサ信号よりも位相角度φ2だけ進角した状態となる。ところが、このとき出力ステージが2つ(第6→第3に)飛んだことで、電圧波形はU相の立ち上がり、V相の立ち上がり、W相の立ち下がりが同時に発生するというイレギュラーな変化になる。
[Voltage waveform of each phase]
In FIG. 4, (D): The voltage waveforms of the U phase, V phase, and W phase in the three-phase motor 12 are advanced by a phase angle φ2 from the position sensor signal by a new advance command value. . However, two output stages (6th to 3rd) flew at this time, resulting in an irregular change in voltage waveform in which a U-phase rise, a V-phase rise, and a W-phase fall occur simultaneously. Become.

〔ステージ飛びの有無による状態変化の違い〕
図5は、上記のような出力ステージ飛びの有無による状態変化の違いを対比して示す図である。以下、それぞれについて対比しつつ説明する。
[Differences in state changes depending on whether or not stage jumps]
FIG. 5 is a diagram showing the difference in the state change depending on the presence or absence of the output stage jump as described above. Hereinafter, each will be described in comparison.

〔ステージ飛び(欠落)がない場合〕
図5中(A):ここには、第6出力ステージから第1出力ステージへ順番通りに移行した場合の駆動電流の流れを示す。図中に細い矢印で示されているように、第6出力ステージの間は、ドライバ回路20においてMOSFET22Tx,22Ty,22TwがONになり、MOSFET22Tu,22Tv,22TzがOFFになることで、駆動電流を流しモータにトルクを発生させる。
[When there is no stage skipping (missing)]
In FIG. 5, (A): This shows the flow of drive current when the sixth output stage shifts in order from the first output stage. As indicated by thin arrows in the figure, during the sixth output stage, MOSFETs 22Tx, 22Ty, and 22Tw are turned on in the driver circuit 20, and MOSFETs 22Tu, 22Tv, and 22Tz are turned off, so that the drive current is reduced. Generate torque in the sink motor.

〔第6→第1への移行〕
そして、第6出力ステージから第1出力ステージへ順番通りに移行した場合、図中に太い矢印で示されているように、今度はU相のMOSFET22TuがON、MOSFET22TxがOFFになることで、U相の電流の向きのみが切り替わる。
[Transition from 6th to 1st]
When the sixth output stage shifts in order from the first output stage, the U-phase MOSFET 22Tu is turned on and the MOSFET 22Tx is turned off, as indicated by the thick arrows in the figure, Only the direction of the phase current switches.

〔ステージ飛び(欠落)がある場合〕
図5中(B):これに対し、第6出力ステージから第1出力ステージを飛ばして第2出力ステージへ移行(第1出力ステージが欠落)した場合の駆動電流の流れは以下のとおりである。先ず図中に細い矢印で示されているように、第6出力ステージの間は、ドライバ回路20においてMOSFET22Tx,22Ty,22TwがONになり、MOSFET22Tu,22Tv,22TzがOFFである。
[If there is a stage jump (missing)]
In FIG. 5, (B): On the other hand, the flow of the drive current when the first output stage is skipped from the sixth output stage to the second output stage (the first output stage is missing) is as follows. . First, as indicated by thin arrows in the figure, during the sixth output stage, MOSFETs 22Tx, 22Ty, 22Tw are turned on and MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tz are turned off in the driver circuit 20.

〔第6→第2への移行〕
そして、第6出力ステージから飛んで第2出力ステージへ移行した場合、図中に太い矢印で示されているように、U相のMOSFET22TuがON、MOSFET22TxがOFF、W相のMOSFET22TwがOFF、MOSFET22TzがONになることで、U相とW相の電流の向きが共に変わる。
[Transition from 6th to 2nd]
When the sixth output stage jumps to the second output stage, the U-phase MOSFET 22Tu is ON, the MOSFET 22Tx is OFF, the W-phase MOSFET 22Tw is OFF, and the MOSFET 22Tz, as indicated by the thick arrows in the figure. When is turned ON, the directions of currents in the U phase and the W phase change together.

〔ステージ飛びが発生したときの検証〕
図6は、位相制御に際してステージ飛びが発生した場合の状態変化を示したタイミングチャートである。本発明の発明者等が実際に検証を行った結果、位相制御中にステージ飛びを発生させたことで以下の現象が観測された。
[Verification when stage jump occurs]
FIG. 6 is a timing chart showing a state change when a stage jump occurs during phase control. As a result of actual verification by the inventors of the present invention, the following phenomenon was observed by causing a stage jump during phase control.

図6中(A),(B):ここには、ステージ飛びの前後におけるU相、V相、W相の各相の電圧波形を示しており、その状態変化は先の図4中(D),(C)に示したものと同じである。すなわち、出力ステージが2つ(第6→第3に)飛んだことで、図中に示される1点鎖線の長細い楕円で囲まれているように、U相の立ち上がり、V相の立ち上がり、W相の立ち下がりが同時に発生するというイレギュラーな変化になる。   6A and 6B: Here, voltage waveforms of the U phase, the V phase, and the W phase before and after the stage jump are shown, and the state change is shown in FIG. ) And (C). That is, two output stages (from 6 to 3) flew, so that the rising of the U-phase, the rising of the V-phase, This is an irregular change in which the W phase falls simultaneously.

〔各相の電流波形〕
図6中(C):このとき図中に示される1点鎖線の長円で囲まれているように、U相、V相、W相の全ての相で電流の急激な変化が発生している。本発明の発明者等が行った検証によれば、このような電流の急変は、三相モータ12内で二つ以上の相で同時に電流の向きが変化した場合に起こり得ることが分かっている。このような電流の急変は、MOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzの定格電流を大幅に上回るレベルに達することがあり、素子に深刻なダメージを及ぼす可能性がある。
[Current waveform of each phase]
In FIG. 6, (C): At this time, sudden changes in current occur in all phases of the U-phase, V-phase, and W-phase, as indicated by the long and short dashed circles shown in the figure. Yes. According to the verification conducted by the inventors of the present invention, it has been found that such a sudden change in current can occur when the direction of current changes simultaneously in two or more phases in the three-phase motor 12. . Such a sudden change in current may reach a level that greatly exceeds the rated current of the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz, and may seriously damage the device.

〔対応策〕
本発明の発明者等は、上記の現象に対する最適な対応策として以下の手法を提供している。図7は、ステージ飛びの現象に対する最適な対応策を実施した場合の状態変化を示したタイミングチャートである。
〔counter-measure〕
The inventors of the present invention provide the following method as an optimal countermeasure for the above phenomenon. FIG. 7 is a timing chart showing a state change when an optimum countermeasure for the stage jump phenomenon is implemented.

図7中(A):先の図4中(A)で示したものと同様に、ある時刻t0で新たな進角指令値が決定され、時刻t1に新たな進角指令値を反映した場合を想定する。   7A: When a new advance command value is determined at a certain time t0 and the new advance command value is reflected at the time t1 in the same manner as shown in FIG. 4A. Is assumed.

図7中(B):この場合も駆動信号の出力タイミングは、V相についての位置センサ信号の立ち上がりエッジ(0°)を基準としたとき、そこから位相角度φ2だけ進めたタイミングに設定される。この場合、制御回路32は位相角度φ2だけ進めたタイミングで出力ステージを移行させるが、このとき前回の位相角度φ1から今回の位相角度φ2への変化幅が1ステージ分(60°)以上であり、上記のステージ飛びが発生することが分かっている。   FIG. 7B: In this case as well, the output timing of the drive signal is set to a timing advanced by a phase angle φ2 from the rising edge (0 °) of the position sensor signal for the V phase. . In this case, the control circuit 32 shifts the output stage at a timing advanced by the phase angle φ2, but at this time, the change width from the previous phase angle φ1 to the current phase angle φ2 is one stage (60 °) or more. It is known that the above stage jump occurs.

この対応策においては、制御回路32が新たな進角指令値によって位相角度φ1を次の位相角度φ2に変化させるにあたり、上記のステージ飛びが発生すると判断した場合、t1のタイミングでMOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzに対するOFF指令を出力する。その後、制御回路32は新たな進角指令値に対応する位相角度φ2に基づき、それまでの第6出力ステージから2ステージ分(120°)をスキップし、第3出力ステージへの移行を行う。   In this countermeasure, when the control circuit 32 determines that the stage jump occurs when the phase angle φ1 is changed to the next phase angle φ2 by the new advance angle command value, the MOSFETs 22Tu, 22Tv, An OFF command for 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz is output. Thereafter, based on the phase angle φ2 corresponding to the new advance command value, the control circuit 32 skips two stages (120 °) from the previous sixth output stage and shifts to the third output stage.

図7中(C):その結果、図中に示される1点鎖線の長円で囲まれているように、第6出力ステージから第3出力ステージへの移行前にU相、V相、W相の全相で電圧波形がOFFとなり、U相、V相、W相の全ての相で電流の急激な変化が発生しなくなる。   (C) in FIG. 7: As a result, the U-phase, the V-phase, the W-phase, before the transition from the sixth output stage to the third output stage, as surrounded by the long and short dashed circles shown in the figure. The voltage waveform is turned off in all phases, and sudden changes in current do not occur in all phases of the U phase, V phase, and W phase.

〔ステージ移行の態様〕
図7中(D):出力ステージの移行に関しては、図6(B)と同様に欠落(第1,第2出力ステージの欠落)が発生しているものの、第6出力ステージと第3出力ステージの間に全相OFFの期間が設けられていることが分かる。
[Mode of stage transition]
(D) in FIG. 7: Regarding the transition of the output stage, although the loss (missing of the first and second output stages) occurs as in FIG. 6B, the sixth output stage and the third output stage It can be seen that an all-phase OFF period is provided between the two.

図8は、制御回路32において実行される位相角度制御処理の手順例を示すフローチャートである。この処理を通じて制御回路32は、上記の対応策を好適に実現することができる。なお制御回路32は、位置センサ信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジを基準として割り込みトリガを発生させ、この位相角度制御処理を周期的に実行する。   FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure example of the phase angle control process executed in the control circuit 32. Through this processing, the control circuit 32 can suitably realize the above countermeasure. The control circuit 32 generates an interrupt trigger based on the rising edge or the falling edge of the position sensor signal, and periodically executes this phase angle control process.

ステップS100:先ず制御回路32(CPU)は、位相角度の算出に必要な各種パラメータを取得する。この例では、パラメータとして上記のトルク指令値Trを取得するものとする。   Step S100: First, the control circuit 32 (CPU) acquires various parameters necessary for calculating the phase angle. In this example, the torque command value Tr is acquired as a parameter.

ステップS102:次に制御回路32は、今回の位相角度φnを計算する。この計算は、例えば予め制御回路32に記憶されている位相角度制御マップを用いて行うことができる。位相角度制御マップは、例えばトルク指令値Tr等のパラメータを引数として、それに対応する位相角度の値を返すものである。   Step S102: Next, the control circuit 32 calculates the current phase angle φn. This calculation can be performed, for example, using a phase angle control map stored in the control circuit 32 in advance. The phase angle control map, for example, takes a parameter such as a torque command value Tr as an argument and returns a corresponding phase angle value.

ステップS104:制御回路32は、前回の処理実行時に算出した位相角度φn−1と今回算出した位相角度φnとの差(|Δφ|)を求める。なお前回の位相角度φn−1は、例えば制御回路32のRAMのバッファ領域に保存されているものとする。また制御回路32は、今回の算出結果である位相角度φnを制御回路32のRAMのバッファ領域に新しく保存する。その結果、前回の位相角度φn−1が今回の算出結果によって書き換えられることから、次回以降の処理(次の割り込み時)では、今回求めた値が前回の位相角度φn−1として利用可能となる。   Step S104: The control circuit 32 obtains a difference (| Δφ |) between the phase angle φn−1 calculated at the time of the previous processing execution and the phase angle φn calculated this time. It is assumed that the previous phase angle φn−1 is stored in the buffer area of the RAM of the control circuit 32, for example. In addition, the control circuit 32 newly stores the phase angle φn that is the current calculation result in the buffer area of the RAM of the control circuit 32. As a result, since the previous phase angle φn−1 is rewritten by the current calculation result, the value obtained this time can be used as the previous phase angle φn−1 in the subsequent processing (at the time of the next interruption). .

ステップS106:そして制御回路32は、先のステップS104で求めた差(|Δφ|)と所定の位相角度φs(60°とする)とを比較する。その結果、位相角度の差(|Δφ|)が所定の位相角度φs以上であると判断した場合(Yes)、制御回路32は次にステップS108を実行する。   Step S106: The control circuit 32 compares the difference (| Δφ |) obtained in the previous step S104 with a predetermined phase angle φs (60 °). As a result, when it is determined that the phase angle difference (| Δφ |) is equal to or larger than the predetermined phase angle φs (Yes), the control circuit 32 next executes step S108.

ステップS108,S110:この場合、時刻t0のタイミングで制御回路32はMOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzに対するOFF指令(OFFを指示する駆動信号)を生成する。生成した駆動信号は時刻t1でOFF出力させる。   Steps S108 and S110: In this case, at the time t0, the control circuit 32 generates an OFF command (a drive signal for instructing OFF) for the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz. The generated drive signal is output OFF at time t1.

ここまでの手順を終えると、制御回路32は割り込み前のプロセスに一旦復帰する。そして、次回の割り込みタイミング(位相角度φnに対応するタイマ割り込み時)で位相角度制御処理を開始すると、制御回路32は上述したステップS100〜ステップS104を再び実行する。   When the procedure so far is completed, the control circuit 32 once returns to the process before the interruption. Then, when the phase angle control process is started at the next interrupt timing (when the timer corresponding to the phase angle φn is interrupted), the control circuit 32 executes steps S100 to S104 described above again.

ステップS104,106:やがて、今回の位相角度φnと前回の位相角度φn−1との差(|Δφ|)がφs未満となると制御回路32は次にステップS112を実行する。   Steps S104 and S106: When the difference (| Δφ |) between the current phase angle φn and the previous phase angle φn−1 eventually becomes less than φs, the control circuit 32 next executes step S112.

ステップS112:そして制御回路32は、今回の位相角度φnを実際に出力する位相角度としてセットする。具体的には、位相角度φn分から算出した通電パターンと進角時間をRAMのバッファ領域に保存する。ここで進角時間とはt1から通電パターンを出力させるまでの時間である。   Step S112: The control circuit 32 sets the current phase angle φn as a phase angle to be actually output. Specifically, the energization pattern and advance time calculated from the phase angle φn are stored in the buffer area of the RAM. Here, the advance time is the time from t1 to outputting the energization pattern.

ステップS110:制御回路32は、時刻t0で算出した通電パターンは時刻t1+進角時間後に出力する。その結果、今回の割り込み時には最新の位相角度φnに進角させた出力ステージで各相のMOSFET22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tzがそれぞれの通電パターンに則ってON又はOFFに切り替わり、実際に三相モータ12の駆動制御が実行されることになる。これにより、三相モータ12からシステムのトルク指令値Trに対応した出力トルクが発揮されることになる。   Step S110: The control circuit 32 outputs the energization pattern calculated at time t0 after time t1 + advance time. As a result, at the current interruption, the MOSFETs 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, and 22Tz of each phase are switched ON or OFF according to the respective energization patterns at the output stage advanced to the latest phase angle φn. The drive control of the three-phase motor 12 is executed. Thereby, the output torque corresponding to the torque command value Tr of the system is exhibited from the three-phase motor 12.

〔対応策の検証例〕
図9は、上記の対応策を実施した場合の状態変化を検証例として示すタイミングチャートである。
[Example of countermeasure verification]
FIG. 9 is a timing chart showing a state change when the above countermeasure is implemented as a verification example.

図9中(A),(B):ここには、対応策を実施した場合のステージ飛びの前後におけるU相、V相、W相の各相の電圧波形を示しており、その状態変化は先の図7中(C),(D)に示したものと同じである。すなわち、第6出力ステージから第3出力ステージへの移行前(位相切り替わり点)にU相、V相、W相の全相で電圧波形がOFFとなっている。   In FIG. 9, (A), (B): Here, the voltage waveforms of the U phase, V phase, and W phase before and after the stage jump when the countermeasure is implemented are shown. This is the same as that shown in (C) and (D) of FIG. That is, the voltage waveform is OFF in all phases of the U phase, the V phase, and the W phase before the transition from the sixth output stage to the third output stage (phase switching point).

〔各相の電流波形〕
図9中(C):位相切り替わりタイミング(時刻t1)からの全相OFFにより、U相、V相、W相の全ての相で電流の急激な変化が発生しなくなる。この後、次の割り込み時(時刻t2)に第3出力ステージに飛んで位相制御が実行されると、三相モータ12内のMOSFET22Tu,22Tv,22TzがONに切り替わるが、その事前の段階で電流が流れていない状態を作り出しているため、電流の急変が発生することはない。
[Current waveform of each phase]
In FIG. 9, (C): When all phases are turned off from the phase switching timing (time t1), a sudden change in current does not occur in all phases of the U phase, the V phase, and the W phase. Thereafter, when the phase control is executed by jumping to the third output stage at the next interruption (time t2), the MOSFETs 22Tu, 22Tv, and 22Tz in the three-phase motor 12 are turned on. This creates a state where no current flows, so there is no sudden change in current.

上述した実施形態のモータ駆動制御装置10によれば、これまで現実的に困難であった位相角度の変化についても、その位相制御を安全に実現することができる。これにより、ロジック上で制御不能領域(制御禁止領域)を設けることなく、制御を可能とする。またこれにより、三相モータ12の制御効率を大幅に向上することができ、その要求トルクに対する追従性やトルク性能を改善することに大きく寄与できる。   According to the motor drive control device 10 of the above-described embodiment, the phase control can be safely realized even with respect to a change in the phase angle, which has been practically difficult until now. Thereby, control is enabled without providing an uncontrollable area (control prohibited area) on the logic. Thereby, the control efficiency of the three-phase motor 12 can be greatly improved, which can greatly contribute to improving the followability to the required torque and the torque performance.

本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。一実施形態では、位相制御に「出力ステージ」の概念を用いているが、本発明の実施にあたり、特にこのような概念を必要とすることはない。すなわち、位相角度が所定の角度(60°)以上で変化しようとすることを制御回路32において察知した場合、その前に一度全相のMOSFETをOFFにさせる制御ロジックを採用していればよい。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications. In one embodiment, the concept of “output stage” is used for phase control. However, this concept is not particularly necessary for implementing the present invention. That is, when the control circuit 32 senses that the phase angle is about to change at a predetermined angle (60 °) or more, a control logic that turns off all-phase MOSFETs once may be employed.

また一実施形態で挙げた位相角度の変化(15°→135°)はあくまで一例であり、その他の60°以上となる変化にも一実施形態の制御手法を適用することができる。   In addition, the phase angle change (15 ° → 135 °) described in the embodiment is merely an example, and the control method of the embodiment can be applied to other changes of 60 ° or more.

また、一実施形態ではステージ飛びの例として第6出力ステージから第3出力ステージへの移行事例を挙げているが、その他のステージ間(例えば第1→第3、第2→第4等)でステージ飛び(欠落)が発生する場合であっても、一実施形態の手法を適用可能であることは言うまでもない。   In one embodiment, a transition example from the sixth output stage to the third output stage is given as an example of stage jumping, but between other stages (for example, first → third, second → fourth, etc.). Needless to say, the method of the embodiment can be applied even when stage skipping (missing) occurs.

10 モータ駆動制御装置
12 三相モータ
12u,12v,12w 巻線
20 ドライバ回路
22Tu,22Tv,22Tw,22Tx,22Ty,22Tz MOSFET
24 バッテリ
30 制御ユニット
32 制御回路
38 出力回路
40 入力回路
42 位置センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor drive control apparatus 12 Three-phase motor 12u, 12v, 12w Winding 20 Driver circuit 22Tu, 22Tv, 22Tw, 22Tx, 22Ty, 22Tz MOSFET
24 battery 30 control unit 32 control circuit 38 output circuit 40 input circuit 42 position sensor

Claims (3)

バッテリから出力される直流を複数のスイッチング素子で三相波形の駆動電流に変換し、三相交流電動機の各相の巻線に対して個別に供給するドライバ回路と、
前記各スイッチング素子に対して通電状態又は非通電状態への切り替えを指示する駆動信号を前記三相波形と同じ周期で生成するとともに、前記三相交流電動機の位相を基準として算出した位相角度に基づいて前記駆動信号の出力タイミングを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記位相角度の算出結果から前記駆動信号の出力タイミングの変化量が所定の角度以上であると判断した場合、前記各相の全ての前記スイッチング素子に対して非通電状態への切り替えを指示するための前記駆動信号を出力した後に、前記位相角度の算出結果に基づいて前記駆動信号を出力することを特徴とする三相交流電動機の駆動制御装置。
A driver circuit that converts the direct current output from the battery into a drive current having a three-phase waveform with a plurality of switching elements and supplies the drive current to each phase winding of the three-phase AC motor;
Based on the phase angle calculated based on the phase of the three-phase AC motor, while generating a drive signal instructing switching to the energized state or the non-energized state for each switching element at the same cycle as the three-phase waveform And a control circuit for controlling the output timing of the drive signal,
The control circuit includes:
In order to instruct all the switching elements of each phase to be switched to a non-energized state when it is determined from the phase angle calculation result that the amount of change in the output timing of the drive signal is equal to or greater than a predetermined angle. After the output of the drive signal, the drive signal is output based on the calculation result of the phase angle.
請求項1に記載の三相交流電動機の駆動制御装置において、
複数の前記スイッチング素子の通電状態及び非通電状態の切り替え順序を前記各相別に予め規定した通電制御マップを記憶する記憶回路をさらに備え、
前記制御回路は、
前記三相交流電動機の回転に伴い前記各相の巻線にそれぞれ対応した位置センサにより出力される位置検出信号を入力し、前記通電制御マップにおいて前記各スイッチング素子が通電状態に切り替わる通電パターンの組み合わせを前記各相の1周期の6等分にあたる位相区分ごとに第1から第6までの序列で循環する6つの出力ステージとして予め規定した上で、前記位置検出信号を基準として前記各出力ステージをその序列の順に移行させながら前記駆動信号を生成するとともに、
前記位相角度の算出結果に基づいて前記駆動信号の出力タイミングを制御するにあたり、前記序列の順を飛び越えた前記出力ステージに移行させる必要があると判断した場合、前記各相の全ての前記スイッチング素子に対して非通電状態への切り替えを指示するための前記駆動信号を出力した後に、前記序列の順を飛び越えた前記出力ステージに移行させて前記駆動信号を出力することを特徴とする三相交流電動機の駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the three-phase AC motor according to claim 1,
A storage circuit that stores an energization control map that predefines the switching order of the energized state and non-energized state of the plurality of switching elements for each phase;
The control circuit includes:
A combination of energization patterns in which position detection signals output by position sensors corresponding to the windings of the respective phases are input as the three-phase AC motor rotates, and each switching element is switched to an energized state in the energization control map. Are defined in advance as six output stages that circulate in a first to sixth order for each phase section corresponding to six equal parts of one period of each phase, and each output stage is defined based on the position detection signal. While generating the drive signal while shifting in the order of the order,
When controlling the output timing of the drive signal based on the calculation result of the phase angle, if it is determined that it is necessary to shift to the output stage that exceeds the order of the order, all the switching elements of the respective phases Output the drive signal for instructing to switch to the non-energized state, and then output the drive signal by shifting to the output stage that skipped the order of the order. Electric motor drive control device.
請求項2に記載の三相交流電動機の駆動制御装置において、
前記制御回路は、
前記位置検出信号に基づいて周期的に前記位相角度の算出を行い、前回の前記位相角度の算出結果と最新の前記位相角度の算出結果との差が所定の角度以上であると判断した場合、前記各相の全ての前記スイッチング素子に対して非通電状態への切り替えを指示するための前記駆動信号を出力した後、最新の位相角度の算出結果に基づいて前記駆動信号の出力タイミングを制御することを特徴とする三相交流電動機の駆動制御装置。
In the drive control apparatus of the three-phase AC motor according to claim 2,
The control circuit includes:
When the phase angle is calculated periodically based on the position detection signal, and it is determined that the difference between the previous calculation result of the phase angle and the latest calculation result of the phase angle is a predetermined angle or more, After outputting the drive signal for instructing switching to the non-energized state for all the switching elements of each phase, the output timing of the drive signal is controlled based on the latest phase angle calculation result A drive control device for a three-phase AC motor, characterized in that.
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