JP2012070489A - Drive control device and drive control method for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの駆動制御を行うモータの駆動制御装置およびモータの駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a motor drive control device and a motor drive control method for controlling drive of a motor.
モータドライバに対して制御指令を行う種々の手法が提案されている。 Various methods for giving a control command to a motor driver have been proposed.
例えば、特許文献1では、通信方式を選択し、データ通信により指令内容をモータドライバに設定する手法が開示されている。モータの駆動制御装置は、数値演算手段で演算された結果にモータ制御手法の種別情報を付加して、複数のモータドライバに転送する通信手段を備えている。
For example,
また、特許文献2では、通信手段を有さないモータドライバに対して、PWM(Pulse Width Modulation)制御信号を入力し、そのデューティ比で速度設定を行う手法が開示されている。この駆動制御装置は、PWM制御信号を生成するASIC(Application Specified Integrated Circuit)と、PWM制御信号に基づいてモータを駆動するモータドライバとを備えている。
その他、モータドライバの入力端子をハイまたはロウに設定することにより、制御指令を行う手法が知られている。 In addition, there is known a method of giving a control command by setting an input terminal of a motor driver to high or low.
特許文献1の手法で制御指令を行うためには、指令を送信する側と、モータドライバ側とが同じ通信機能を有していなければならないという問題がある。
In order to issue a control command by the method of
また、特許文献2の手法で制御指令を行う場合、1系統のPWM制御信号で1つの制御項目しか設定できないという問題がある。
Further, when a control command is issued by the method of
また、モータドライバの入力端子をハイまたはロウに設定する場合、複数の制御項目を設定するためには、制御項目の数に応じて複数の入力端子を設ける必要があり、モータドライバの構成が複雑化してしまうという問題がある。 Also, when setting the input terminal of the motor driver to high or low, in order to set multiple control items, it is necessary to provide multiple input terminals according to the number of control items, and the configuration of the motor driver is complicated There is a problem of becoming.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易に複数の制御項目を設定可能なモータの駆動制御装置およびモータの駆動制御方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive control device and a motor drive control method capable of easily setting a plurality of control items.
本発明の一態様によれば、モータの駆動制御装置は、パルス情報検出回路と、パルス情報変換回路と、制御実行処理回路と、駆動回路と、を備える。パルス情報検出回路は、複数の制御項目のうちの1つを制御するための、パルス幅変調された制御信号の周波数およびデューティ比を検出する。パルス情報変換回路は、前記制御信号の周波数に応じて、前記複数の制御項目のうちの1つを選択する。制御実行処理回路は、前記制御信号のデューティ比に応じて、選択された制御項目を制御する。駆動回路は、前記制御項目の制御内容に応じてモータに電力を供給して、前記モータを駆動する。 According to one aspect of the present invention, a motor drive control device includes a pulse information detection circuit, a pulse information conversion circuit, a control execution processing circuit, and a drive circuit. The pulse information detection circuit detects the frequency and duty ratio of a pulse width modulated control signal for controlling one of the plurality of control items. The pulse information conversion circuit selects one of the plurality of control items according to the frequency of the control signal. The control execution processing circuit controls the selected control item according to the duty ratio of the control signal. The drive circuit supplies electric power to the motor according to the control content of the control item to drive the motor.
本発明によれば、PWM制御信号の周波数に応じて制御項目を選択し、デューティ比に応じて選択された制御項目を制御するため、1系統のPWM制御信号を入力する簡易な構成で複数の制御項目が設定できる。 According to the present invention, in order to select a control item according to the frequency of the PWM control signal and to control the control item selected according to the duty ratio, a plurality of components with a simple configuration of inputting one system of the PWM control signal are provided. Control items can be set.
以下、本発明に係るモータの駆動制御装置およびモータの駆動制御方法の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a motor drive control device and a motor drive control method according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータの駆動制御システムの概略ブロック図である。モータの駆動制御システムは、PWM信号生成回路1と、モータの駆動制御装置(以下、駆動制御装置)2と、モータ30とを備えている。PWM信号生成回路1は、ユーザが用意し、これにあわせて駆動制御装置2を設計してもよいし、駆動制御装置2に内蔵してもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor drive control system according to a first embodiment of the present invention. The motor drive control system includes a PWM
PWM信号生成回路1は、例えばマイコンあるいはファンクションジェネレータにより構成される。PWM信号生成回路1は、1系統のPWM制御信号を駆動制御装置2に供給する。このPWM制御信号に応じて、モータ30の回転速度や回転方向等といった、モータ30の複数の制御項目のうちの1つが制御される。PWM制御信号は、周波数およびデューティ比を可変制御できるものとする。デューティ比とは、例えば、1周期におけるハイである期間の割合をいう。
The PWM
駆動制御装置2は、制御回路部3と、インバータ回路(駆動回路)4とを有する。
The
制御回路部3は、PWM信号生成回路1からPWM制御信号を受信する。そして、制御回路部3は、PWM制御信号の周波数に応じて制御項目の1つを選択し、そのデューティ比に応じて選択された制御項目を制御する。さらに、制御回路部3は、制御内容に応じた駆動信号をインバータ回路4に供給する。インバータ回路4は、駆動信号に応じてモータ30に電力を供給して、モータ30を駆動する。
The
このように、PWM制御信号のデューティ比のみならず、周波数も利用することにより、1系統のPWM制御信号で複数の制御項目を制御できる点が本実施形態の特徴である。 As described above, the present embodiment is characterized in that a plurality of control items can be controlled by one system of PWM control signals by using not only the duty ratio of the PWM control signal but also the frequency.
制御回路部3の内部構成について、より具体的に説明する。制御回路部3は、パルス情報検出回路5と、パルス情報変換回路6と、制御実行処理回路7とを有する。また、パルス情報変換回路6は、制御項目判別回路8と、制御実行先振分回路9とを有する。
The internal configuration of the
パルス情報検出回路5は、PWM信号生成回路1から供給されるPWM制御信号を受信し、そのパルス情報、すなわち、周波数とデューティ比とを検出する。例えば、パルス情報検出回路5は、PWM制御信号のある立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を計測することにより、PWM制御信号の周波数を検出できる。また、パルス情報検出回路5は、PWM制御信号のある立ち上がりエッジから次の立ち下がりエッジまでの時間を計測し、計測時間を周波数の逆数で除すことにより、デューティ比を検出できる。
The pulse
パルス情報変換回路6内の制御項目判別回路8は、PWM制御信号のデューティ比に応じて、制御項目のうちの1つを選択する。制御実行先振分回路9は、選択された制御項目に応じて、PWM制御信号のデューティ比の出力先を振り分ける。制御実行処理回路7は、入力されるPWM制御信号のデューティ比に応じて、選択された制御項目を制御する。
The control
図2は、各チャネルに対するPWM制御信号の周波数、制御項目、および、デューティ比の設定値との関係の一例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency of the PWM control signal for each channel, the control item, and the set value of the duty ratio.
PWM制御信号の周波数が12kHz〜18kHz(チャネル1)であれば、制御項目として回転速度が選択される。目標回転速度は、例えば、デューティ比に比例して設定される。PWM制御信号の周波数が22kHz〜28kHz(チャネル2)であれば、制御項目として回転方向が選択される。回転速度は、デューティ比が1〜50%であれば時計まわり(CW)、51〜99%であれば反時計まわり(CCW)に設定される。 If the frequency of the PWM control signal is 12 kHz to 18 kHz (channel 1), the rotation speed is selected as a control item. The target rotation speed is set in proportion to the duty ratio, for example. If the frequency of the PWM control signal is 22 kHz to 28 kHz (channel 2), the rotation direction is selected as a control item. The rotation speed is set clockwise (CW) when the duty ratio is 1 to 50% and counterclockwise (CCW) when the duty ratio is 51 to 99%.
PWM制御信号の周波数が32kHz〜38kHz(チャネル3)であれば、制御項目としてPID制御パラメータが選択される。例えば、デューティ比が1〜30%である場合、予め定めたデューティ比とP係数との関係を表すテーブルに基づいて、P係数が設定される。以下、周波数に応じて種々の制御項目が選択され、デューティ比に応じて制御項目が制御される。そして、PWM制御信号の周波数が92kHz〜98kHz(チャネル9)であれば、制御項目としてロック保護時間が選択される。ロック保護時間は、例えばデューティ比に比例して設定される。 If the frequency of the PWM control signal is 32 kHz to 38 kHz (channel 3), the PID control parameter is selected as a control item. For example, when the duty ratio is 1 to 30%, the P coefficient is set based on a table representing the relationship between a predetermined duty ratio and the P coefficient. Hereinafter, various control items are selected according to the frequency, and the control items are controlled according to the duty ratio. If the frequency of the PWM control signal is 92 kHz to 98 kHz (channel 9), the lock protection time is selected as a control item. The lock protection time is set in proportion to the duty ratio, for example.
なお、同図に示すように、チャネルが割り当てられる周波数の間には、いずれのチャネルも割り当てられない空白の周波数帯(例えば、18kHz〜22kHz、28kHz〜32kHzなど)が設けられるのが望ましい。その理由は、PWM制御信号の周波数に誤差が含まれる場合でも、指令に対する誤動作を防ぎ、確実に動作させるためである。 As shown in the figure, it is desirable to provide a blank frequency band (for example, 18 kHz to 22 kHz, 28 kHz to 32 kHz, etc.) to which no channel is assigned between frequencies to which channels are assigned. The reason is that even when an error is included in the frequency of the PWM control signal, a malfunction in response to the command is prevented and the operation is performed reliably.
これにより、例えば、回転速度を制御するために18kHzのPWM制御信号を生成したはずが、誤差が生じて18.5kHzになった場合には、いずれの制御項目も設定されず、他の制御項目が誤って制御されることを防止できる。また、空白の周波数帯を利用して、仕様上はチャネル1の上限を18kHzとし、実際の動作保証上限を19kHzのように設定してもよい。これにより、誤動作を防止できるだけでなく、上記のように多少の誤差が生じた場合でも、回転速度を制御できる。
Thereby, for example, when a PWM control signal of 18 kHz should be generated to control the rotation speed, but when an error occurs and becomes 18.5 kHz, no control item is set and other control items are set. Can be prevented from being erroneously controlled. Further, by using a blank frequency band, the upper limit of
同図は、12〜98kHzの周波数を用いて9個の制御項目を制御する例を示したが、これらは適宜変更してもよい。例えば、より高い周波数あるいは低い周波数のPWM制御信号を用いてもよい。また、ソフトウェアで設定可能な他の制御項目を追加してもよいし、一部の制御項目を省略してもよい。 Although the figure shows an example in which nine control items are controlled using a frequency of 12 to 98 kHz, these may be changed as appropriate. For example, a higher frequency or lower frequency PWM control signal may be used. Further, other control items that can be set by software may be added, or some control items may be omitted.
図3は、モータの駆動制御システムのより具体的な概略ブロック図である。同図の制御実行処理回路7は、図2のチャネル1に対応する回転速度を制御するための処理回路を主に示し、他の制御項目については省略している。以下、周波数が15kHzのPWM制御信号が制御回路部3に入力され、制御項目としてチャネル1の回転速度が選択される場合を例に取って説明する。
FIG. 3 is a more specific schematic block diagram of the motor drive control system. The control
モータ30は、位置検出用センサを有さない3相ブラシレスモータ30である。モータ30は、3つの端子U,V,Wにそれぞれ接続されるU相電機子コイル、V相電機子コイルおよびW相電機子コイル(不図示)を有する。
The
インバータ回路4は、それぞれ縦続接続されるPMOSFET(Field Effect Transistor)Q1とNMOSFETQ2、PMOSFETQ3とNMOSFETQ4、および、PMOSFETQ5とNMOSFETQ6を有する。PMOSFETのソースとNMOSFETのソースとの間に電源電圧Vccが印加され、これらのドレインはモータ30のU端子に接続される。他のFETも同様である。
The
インバータ回路4は、制御回路部3からパルス幅変調された駆動信号(以下、PWM駆動信号)が供給され、PMOSFETのうちの1つと、NMOSFETのうちの1つをオンする。例えば、PMOSFETQ1およびNMOSFETQ4がオンすると、モータ30内のU相電機子コイルおよびV相電機子コイルに駆動電流が流れる。駆動電流を流す電機子コイルを順繰りに切り替えることにより、モータ30内のロータ(不図示)が回転する。PWM駆動信号のデューティ比が大きいほど回転速度は速くなる。
The
制御項目判別回路8は、パルス情報検出回路5で検出されたPWM制御信号の周波数に応じて、複数の制御項目のうち、図2により予め定められた1つを判別する。制御実行先振分回路9は、図2の各チャネルに対応するスイッチSW1〜SW9を有する。スイッチSW1〜SW9のうち、制御項目判別回路8により判別された制御項目に対応するスイッチがオンする。
The control
PWM制御信号の周波数が15kHzであれば、この周波数はチャネル1に対応するため、制御項目判別回路8は制御実行先振分回路9内のスイッチSW1をオンする。そして、スイッチSW1を介して、パルス情報検出回路5で検出されたPWM制御信号のデューティ比が回転速度を制御するための処理回路である制御実行処理回路7に供給される。
If the frequency of the PWM control signal is 15 kHz, this frequency corresponds to channel 1, and therefore the control
制御実行処理回路7は、誘起電圧検出部10と、ロータ位置演算部11と、速度制御回路12と、デューティ制御部13と、転流制御回路14と、を有する。
The control
誘起電圧検出部10は、モータ30の端子U,V,Wに接続され、モータ30の回転駆動によって各端子に発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出する。ロータ位置演算部11は、誘起電圧検出部10により検出される各端子の誘起電圧に基づいて、ロータの位置を算出する。ロータの位置は、誘起電圧が0Vとなる点を検出することにより、算出できる。
The induced
速度制御回路12は、誘起電圧検出部10から出力される各端子の誘起電圧のゼロクロス点に基づいて、ロータの回転速度を算出するとともに、ロータの回転速度がPWM制御信号のデューティ比により設定される目標回転速度と等しくなるよう、デューティ制御部13を制御する。より具体的には、ロータの回転速度がPWM制御信号のデューティ比により設定される目標回転速度より大きい(小さい)場合、PWM駆動信号のデューティ比が小さく(大きく)なるよう、デューティ制御部13を制御する。
The
デューティ制御部13は、速度制御回路12の制御に基づいて、インバータ回路4に供給されるPWM駆動信号のデューティ比を設定する。転流制御回路14は、ロータ位置演算部11から出力されるロータの位置に同期して、デューティ制御部13にて定められたデューティ比でPWM駆動信号を生成し、インバータ回路4に供給する。このPWM駆動信号により、インバータ回路4内のFETがオン・オフ制御されてモータ30内の電機子コイルに電流が流れ、ロータが回転する。PWM駆動信号のデューティ比が大きい(小さい)ほどインバータ回路4内の各FETがオンしている期間が長く(短く)なるため、ロータの回転速度は速く(遅く)なる。
The
このようなフィードバック制御により、モータ30の回転速度はPWM制御信号のデューティ比により設定される目標回転速度に近づく。
By such feedback control, the rotation speed of the
上述したように、PWM制御信号の周波数により回転速度(チャネル1)が選択される場合、PWM制御信号のデューティ比は回転速度制御用の処理回路の一部である速度制御回路12に供給される。一方、例えばPWM制御信号の周波数により回転方向(チャネル2)が選択される場合、PWM制御信号のデューティ比は回転方向制御用の処理回路(不図示)に供給される。転流制御回路14は回転方向制御用の処理回路の出力に応じたPWM駆動信号をインバータ回路4に供給する。これにより、モータ30はPWM制御信号のデューティ比により設定される回転方向で回転する。
As described above, when the rotation speed (channel 1) is selected by the frequency of the PWM control signal, the duty ratio of the PWM control signal is supplied to the
他の制御項目についても、制御項目に応じた処理回路にPWM制御信号のデューティ比が供給されることにより、モータが制御される。 For other control items, the motor is controlled by supplying the duty ratio of the PWM control signal to the processing circuit corresponding to the control item.
このように、第1の実施形態では、駆動制御装置2に1系統のPWM制御信号を入力し、その周波数に応じて制御項目を選択し、デューティ比に応じて選択された制御項目を制御する。そのため、本実施形態に係るモータの駆動制御装置2は、簡易な回路構成でありながら、複数の制御項目を設定できる。
As described above, in the first embodiment, the PWM control signal of one system is input to the
(第2の実施形態)
以下に説明する第2の実施形態では、PWM信号生成回路1aから、PWM制御信号に加えてトリガ信号を制御回路部3に供給するものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment described below, a trigger signal is supplied from the PWM signal generation circuit 1a to the
図4は、本発明の第2の実施形態に係るモータの駆動制御システムの概略ブロック図である。図4では、図3と共通する構成部分には同一の符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。 FIG. 4 is a schematic block diagram of a motor drive control system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the components common to those in FIG. 3, and the differences will be mainly described below.
図4のPWM信号生成回路1aは、トリガ信号を制御回路部3a内のパルス情報検出回路5aに供給する。トリガ信号はPWM制御信号のパルス情報の取込開始タイミングを示す。パルス情報検出回路5aは、トリガ信号を検出すると、PWM制御信号のパルス情報を検出する。そして、トリガ信号の検出から所定時間経過後に、パルス情報検出回路5aは取込を終了する。これにより、仮にPWM信号生成回路1aからPWM制御信号が継続して入力されていた場合に、常時パルス情報変換回路6にパルス情報が取り込まれてしまうのを防ぐことができる。
The PWM signal generation circuit 1a of FIG. 4 supplies a trigger signal to the pulse information detection circuit 5a in the control circuit unit 3a. The trigger signal indicates the start timing of capturing the pulse information of the PWM control signal. When detecting the trigger signal, the pulse information detection circuit 5a detects the pulse information of the PWM control signal. Then, after a predetermined time has elapsed from the detection of the trigger signal, the pulse information detection circuit 5a finishes the capture. Thereby, it is possible to prevent the pulse information from being constantly taken into the pulse
変形例として、トリガ信号はPWM制御信号のパルス情報の取込終了タイミングを示してもよい。この場合、PWM制御信号が入力されるとパルス情報検出回路5aは自動でパルス情報の取込を開始し、トリガ信号に同期して取込を終了することにより、常時パルス情報変換回路6にパルス情報が取り込まれてしまうのを防ぐことができる。また、トリガ信号はPWM制御信号のパルス情報の取込開始タイミングおよび取込終了タイミングの両方を示してもよい。
As a modification, the trigger signal may indicate the end timing of capturing the pulse information of the PWM control signal. In this case, when a PWM control signal is input, the pulse information detection circuit 5a automatically starts to acquire pulse information, and ends the acquisition in synchronization with the trigger signal, whereby the pulse
このように、第2の実施形態では、PWM信号生成回路1aからPWM制御信号とともにトリガ信号をパルス情報検出回路5aに供給する。そのため、パルス情報検出回路5aはPWM制御信号のパルス情報の取込タイミングを判別でき、常時パルス情報変換回路6にパルス情報が取り込まれてしまうのを防ぐことができる。結果として、モータ30をより安定的に駆動制御できるようになる。
Thus, in the second embodiment, the trigger signal is supplied from the PWM signal generation circuit 1a together with the PWM control signal to the pulse information detection circuit 5a. Therefore, the pulse information detection circuit 5a can determine the timing for taking in the pulse information of the PWM control signal, and can prevent the pulse information from being constantly taken into the pulse
上述した各実施形態では、モータ30として位置検出用センサを有さない3相ブラシレスモータである例を示したが、モータの種類は特に限定されるものではなく、本発明は、例えば、ホール素子等の位置検出用センサを有するモータや、DCモータ、ACモータ、サーボモータ等、駆動制御装置を備えるモータに対して適用できる。
In each embodiment mentioned above, although the example which is a 3 phase brushless motor which does not have a sensor for position detection as
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the individual embodiments described above. Absent. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1,1a PWM信号生成回路
2,2a モータの駆動制御装置
3,3a 制御回路部
4 インバータ回路
5,5a パルス情報検出回路
6 パルス情報変換回路
7 制御実行処理回路
8 制御項目判別回路
9 制御実行先振分回路
30 モータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記制御信号の周波数に応じて、前記複数の制御項目のうちの1つを選択するパルス情報変換回路と、
前記制御信号のデューティ比に応じて、選択された制御項目を制御する制御実行処理回路と、
前記制御項目の制御内容に応じてモータに電力を供給して、前記モータを駆動する駆動回路と、を備えることを特徴とするモータの駆動制御装置。 A pulse information detection circuit for detecting a frequency and a duty ratio of a pulse width modulated control signal for controlling one of a plurality of control items;
A pulse information conversion circuit that selects one of the plurality of control items according to the frequency of the control signal;
A control execution processing circuit for controlling the selected control item according to the duty ratio of the control signal;
And a drive circuit that drives the motor by supplying electric power to the motor in accordance with the control content of the control item.
前記制御信号の周波数に応じて、前記複数の制御項目のうちの1つを判別する制御項目判別回路と、
前記判別された制御項目に応じて、前記パルス情報検出回路にて検出された前記制御信号のデューティ比の出力先を振り分ける制御実行先振分回路と、を有することを特徴とする請求項1に記載のモータの駆動制御装置。 The pulse information conversion circuit includes:
A control item determination circuit that determines one of the plurality of control items according to the frequency of the control signal;
The control execution destination distribution circuit which distributes the output destination of the duty ratio of the control signal detected by the pulse information detection circuit according to the determined control item. The motor drive control apparatus described.
前記制御信号の周波数に応じて、前記複数の制御項目のうちの1つを選択するステップと、
前記制御信号のデューティ比に応じて、選択された制御項目を制御するステップと、
前記制御項目の制御内容に応じてモータに電力を供給して、前記モータを駆動するステップと、を備えることを特徴とするモータの駆動制御方法。 Detecting the frequency and duty ratio of a pulse width modulated control signal for controlling one of a plurality of control items;
Selecting one of the plurality of control items according to the frequency of the control signal;
Controlling a selected control item according to a duty ratio of the control signal;
A step of supplying power to the motor according to the control content of the control item to drive the motor.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20131203 |