JP2012200123A - Control method and device for sensorless motor, and electric device using the method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広くモータ制御に関し、特に、モータのロータとステータとの相対位置を検出する位置センサを有しないセンサレスモータの制御であって、いわゆる脱調防止を図ることのできるセンサレスモータの制御方法、装置及びこれら方法、装置を用いる電動装置に関する。 The present invention relates generally to motor control, and more particularly to control of a sensorless motor that does not include a position sensor that detects the relative position between a rotor and a stator of the motor, and can be used to prevent so-called step-out. The present invention relates to an apparatus, and an electric apparatus using these methods and apparatuses.
センサレスモータの例として、ブラシレス直流モータがあるが、その起動駆動方法は、固定ディスクなどの各種データ記録装置、冷蔵庫などの家電機器、電動自転車などの電動車両など、小型、低コスト、低消費電力、高効率なモータを必要とされる装置又は機器に広く用いられる。 Examples of sensorless motors include brushless DC motors, but their start-up drive methods are small, low cost, and low power consumption, such as various data recording devices such as fixed disks, household appliances such as refrigerators, and electric vehicles such as electric bicycles. Widely used in devices or equipment that require highly efficient motors.
ブラシレス直流モータにおいては、各相のモータ巻線に対して所定の転流動作のタイミングで各相のモータ巻線へ順次に駆動電流を切り換え供給するために、モータ巻線と回転子との相対的な位置情報を示す信号が必要とされる。
そのため、従来からブラシレス直流モータでは、例えばホール素子や光学的な素子などを含んで構成される位置検知器によって回転子の回転位相情報を検出して、所定の転流動作のタイミングでモータの各巻線へ順次に駆動電流が供給されるようにするか、又は回転子の回転中に各モータ巻線に発生する逆起電圧を測定して回転子の回転位相情報を示す信号を得て、所定の転流動作のタイミングでモータの各巻線へ順次に駆動電流が供給されるようにしている。
In a brushless DC motor, the drive current is switched and supplied sequentially to the motor windings of each phase at a predetermined commutation operation timing with respect to the motor windings of each phase. A signal indicating general position information is required.
Therefore, in a conventional brushless DC motor, for example, the rotational phase information of the rotor is detected by a position detector including a hall element or an optical element, and each winding of the motor is performed at a predetermined commutation operation timing. A drive current is sequentially supplied to the wire, or a counter electromotive voltage generated in each motor winding during rotation of the rotor is measured to obtain a signal indicating rotation phase information of the rotor, and predetermined The drive current is sequentially supplied to each winding of the motor at the timing of the commutation operation.
後者の構成形態のブラシレス直流モータ、すなわち、位置検知器を有しないブラシレス直流モータは、位置検知器が不要であるために、モータの構成が簡単化できるとともに、位置検知器自体の信頼性が低いことによって生じる問題もなく、また、位置検知器を所定の取付位置に正確に取り付けるための組立製作上の煩雑さもないなどの利点があり、特に小型なブラシレス直流モータを構成させる場合に有利である。 The brushless DC motor having the latter configuration, that is, the brushless DC motor having no position detector does not require a position detector, so that the configuration of the motor can be simplified and the reliability of the position detector itself is low. There is no problem caused by this, and there is an advantage that there is no complexity in assembling and manufacturing for accurately mounting the position detector at a predetermined mounting position, which is particularly advantageous when a small brushless DC motor is configured. .
ところで、モータの起動時には停止状態の回転子を所定の回転方向に回転を開始することができるように各相の巻線に対する転流の制御を行う必要がある。しかしながら、センサレスブラシレス直流モータには位置検知器が備えられていない。
よって、起動時に所望の転流の態様で各相の巻線に対して駆動電流が順次に供給されるように停止時における回転子の磁極と巻線の相対位置を検出し、その検出された相対位置に基づいて所定の回転方向に回転子が回転を開始できるように各相に対する転流の制御を行わなければならない。
By the way, when the motor is started, it is necessary to control commutation with respect to the windings of each phase so that the rotor in the stopped state can start rotating in a predetermined rotation direction. However, the sensorless brushless DC motor is not provided with a position detector.
Therefore, the relative position between the rotor magnetic pole and the winding at the time of stopping is detected so that the driving current is sequentially supplied to the windings of each phase in a desired commutation mode at the time of starting, and the detected The commutation must be controlled for each phase so that the rotor can start rotating in a predetermined direction of rotation based on the relative position.
回転子が停止している状態で三相巻線の各相に適切な電流を流し、その電流値の大小を相対比較することにより、回転子と三相巻線との相対的な停止位置を検出する手段として、引用文献１に記載された技術が知られている。 An appropriate current is passed through each phase of the three-phase winding while the rotor is stopped, and the relative stop position between the rotor and the three-phase winding is determined by comparing the current values relative to each other. As a means for detection, the technique described in the cited document 1 is known.
かかる手段の動作を説明すると、モータの三相巻線における星形結線された巻線のそれぞれをＵ相、Ｖ相、Ｗ相としたとき、
通電１：Ｕ→（Ｖ＋Ｗ）
通電２：Ｖ←（Ｕ＋Ｗ）
通電３：Ｗ→（Ｕ＋Ｖ）
通電４：Ｕ←（Ｖ＋Ｗ）
通電５：Ｖ→（Ｕ＋Ｗ）
通電６：Ｗ←（Ｕ＋Ｖ）
という形で表される６つの通電態様の各々において電流値が測定される。ここで例えば、通電１のＵ→（Ｖ＋Ｗ）はＵ端からＶ及びＷ端へ、通電４のＵ←（Ｖ＋Ｗ）はＶ及びＷ端からＵ端へ電流を流すことを表している。
測定される電流値は、回転子の磁極が各巻線に与える磁束によって影響を受け、例えば、通電１では、Ｕ相が回転子に対向する面がＮに励磁されるとき、回転子のＳ極が対向する位置にあれば通電電流は大きく、対向位置から離れると小さくなる。通電４は、通電１と電流方向が反対の例であり、Ｕ相はＳに励磁され、回転子のＮ極が対向する位置にあるときに電流値は大きくなる。このように、通電１から通電６を実行して電流値の大小を求めれば、各回転子の電気角の位置、すなわち三相巻線と回転子との相対位置が求められる。
Explaining the operation of such means, when each of the star-connected windings in the three-phase winding of the motor is U phase, V phase, W phase,
Energized 1: U → (V + W)
Energization 2: V ← (U + W)
Energization 3: W → (U + V)
Energization 4: U ← (V + W)
Energization 5: V → (U + W)
Energization 6: W ← (U + V)
The current value is measured in each of the six energization modes expressed as: Here, for example, U → (V + W) for energization 1 indicates that current flows from the U end to the V and W ends, and U ← (V + W) for energization 4 indicates that current flows from the V and W ends to the U end.
The measured current value is affected by the magnetic flux applied to each winding by the magnetic pole of the rotor. For example, in energization 1, when the surface of the U phase facing the rotor is excited to N, the S pole of the rotor Is at a position facing each other, the energizing current is large, and the distance from the facing position is small. The energization 4 is an example in which the current direction is opposite to that of the energization 1, and the U phase is excited by S, and the current value becomes large when the N pole of the rotor is at the opposite position. As described above, when the energization 1 to the energization 6 are executed and the magnitude of the current value is obtained, the position of the electrical angle of each rotor, that is, the relative position between the three-phase winding and the rotor can be obtained.
特許文献１は、このような電流値測定に基づいて、モータの停止中において回転子と巻線との相対位置を正確に検出する駆動方法及びこれを用いた電動自転車を開示している。 Patent Document 1 discloses a driving method for accurately detecting the relative position between the rotor and the winding while the motor is stopped based on such current value measurement, and an electric bicycle using the driving method.
本発明の目的は、モータ停止状態と回転状態とにかかわらずモータのロータとステータとの相対位置を正確に検出すること、また、この正しい相対位置に基づいた制御信号により、脱調の発生を防止し、適正なモータ制御を達成することである。 The object of the present invention is to accurately detect the relative position between the rotor and stator of the motor regardless of whether the motor is stopped or rotated, and to generate step-out by a control signal based on this correct relative position. To prevent and achieve proper motor control.
上記目的を達成するため、本発明によるセンサレスモータの制御方法は、センサレスモータの巻線に駆動信号を供給して当該モータを駆動する手段を備えて当該モータを制御する方法であって、前記モータの停止状態において、前記駆動信号としてロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を注入し、この注入に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定するステップと、前記モータの稼働状態において、前記駆動信号にロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を重畳し、この重畳に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定するステップと、当該判定された相対位置に基づいて駆動信号を生成するステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a control method for a sensorless motor according to the present invention is a method for controlling a motor including means for driving the motor by supplying a drive signal to windings of the sensorless motor, In a stopped state, a step of injecting a high-frequency current component for rotor-stator relative position measurement as the drive signal and determining a relative position between the rotor and the stator based on measurement of a current flowing through the winding corresponding to the injection And in the operating state of the motor, a high-frequency current component for rotor-stator relative position measurement is superimposed on the drive signal, and the relative position between the rotor and the stator based on the measurement of the current flowing in the winding corresponding to this superposition And a step of generating a drive signal based on the determined relative position. .
かかる発明によれば、モータ停止状態と回転状態とにかかわらずモータのロータとステータとの相対位置を正確に検出することができる。また、この相対位置に基づいて駆動信号を生成するので、脱調の発生を防止し、適正なモータ制御を達成することができる。 According to this invention, it is possible to accurately detect the relative position between the rotor and the stator of the motor regardless of the motor stop state and the rotation state. Further, since the drive signal is generated based on this relative position, the occurrence of step-out can be prevented and proper motor control can be achieved.
上記した発明において、当該重畳に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいた相対位置の判定は、前記電流の測定値のベクトル解析によるインダクタンス判定を用いて行われることを特徴としてもよい。
また、前記インダクタンス判定は、ｄｑ軸のインダクタンスを用いて行われることを特徴としてもよい。
前記巻線は、Ｕ相，Ｖ相及びＷ相の巻線部からなることを特徴としてもよい。さらに、当該判定された相対位置に基づいて、転流のための駆動信号が生成されることを特徴としてもよい。
かかる発明によれば、モータのロータとステータとの相対位置の判定を容易に行い得るとともに、この判定に基づいた転流のための駆動信号を生成することで、脱調を生じさせず適正なモータ制御を達成することができる。
In the above-described invention, the determination of the relative position based on the measurement of the current flowing through the winding corresponding to the superimposition may be performed using inductance determination by vector analysis of the measured value of the current.
The inductance determination may be performed using dq-axis inductance.
The winding may include a U-phase, a V-phase, and a W-phase winding. Furthermore, a drive signal for commutation may be generated based on the determined relative position.
According to this invention, it is possible to easily determine the relative position between the rotor and the stator of the motor, and to generate a drive signal for commutation based on this determination, so that no proper step-out occurs. Motor control can be achieved.
さらに、本発明によるセンサレスモータの制御装置は、センサレスモータの巻線に駆動信号を供給して当該モータを駆動する回路を備えて当該モータを制御する装置であって、前記モータの停止状態において、前記駆動信号としてロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を注入する手段を含み、この注入に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定する第１相対位置検出回路系と、前記モータの稼働状態において、前記駆動信号にロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を重畳する手段を含み、この重畳に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定する第２相対位置検出回路系と、当該判定された相対位置に基づいて駆動信号を生成する駆動信号生成回路系と、を有することを特徴とする。 The sensorless motor control device according to the present invention further includes a circuit for driving the motor by supplying a drive signal to the windings of the sensorless motor, and controls the motor. Means for injecting a high-frequency current component for rotor-stator relative position measurement as the drive signal, and determining a relative position between the rotor and the stator based on measurement of a current flowing through the winding corresponding to the injection; A position detection circuit system, and means for superimposing a rotor-stator relative position measuring high-frequency current component on the drive signal in an operating state of the motor, and based on measurement of a current flowing in the winding corresponding to the superposition A second relative position detection circuit system for determining a relative position between the rotor and the stator, and a drive signal is generated based on the determined relative position; A drive signal generating circuit system, and having a.
かかる発明によれば、モータ停止状態と回転状態とにかかわらずモータのロータとステータとの相対位置を正確に把握することができる。また、この相対位置に基づいて駆動信号を生成するので、脱調の発生を防止し、適正なモータ制御を達成することができる。 According to this invention, it is possible to accurately grasp the relative position between the rotor and the stator of the motor regardless of the motor stop state and the rotation state. Further, since the drive signal is generated based on this relative position, the occurrence of step-out can be prevented and proper motor control can be achieved.
上記した発明において、当該重畳に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいた相対位置の判定は、前記電流の測定値のベクトル解析によるインダクタンス判定を用いて行われることを特徴としてもよい。
また、前記インダクタンス判定は、ｄｑ軸のインダクタンスを用いて行われることを特徴としてもよい。
前記巻線は、Ｕ相，Ｖ相及びＷ相の巻線部からなることを特徴としてもよい。さらに、当該判定された相対位置に基づいて、転流のための駆動信号が生成されることを特徴としてもよい。
かかる発明によれば、モータのロータとステータとの相対位置の判定を容易に行い得るとともに、この判定に基づいた転流のための駆動信号を生成することで、脱調を生じさせず適正なモータ制御を達成することができる。
また、本発明による電動装置は、前記センサレスモータの制御方法を用いることを特徴とする。さらに、本発明による電動装置は、前記センサレスモータの制御装置を用いることを特徴とする。
電動装置には、電動自転車などの電動車両、固定ディスクなどの各種データ記録装置や冷蔵庫などの家電機器が含まれる。つまり、電動装置は、センサレスモータを用いる装置、機器を意味している。
In the above-described invention, the determination of the relative position based on the measurement of the current flowing through the winding corresponding to the superimposition may be performed using inductance determination by vector analysis of the measured value of the current.
The inductance determination may be performed using dq-axis inductance.
The winding may include a U-phase, a V-phase, and a W-phase winding. Furthermore, a drive signal for commutation may be generated based on the determined relative position.
According to this invention, it is possible to easily determine the relative position between the rotor and the stator of the motor, and to generate a drive signal for commutation based on this determination, so that no proper step-out occurs. Motor control can be achieved.
The electric device according to the present invention is characterized by using the sensorless motor control method. Furthermore, the electric device according to the present invention is characterized by using the sensorless motor control device.
Electric devices include electric vehicles such as electric bicycles, various data recording devices such as fixed disks, and home appliances such as refrigerators. That is, the electric device means a device or device that uses a sensorless motor.
本発明によれば、モータ停止状態と回転状態とにおいて、ロータとステータとの相対位置を正確に検出することができ、適正な制御が可能なセンサレスモータの制御方法、装置及びこれら方法、装置を用いる電動装置を提供することができる。 According to the present invention, in a motor stop state and a rotation state, a relative position between a rotor and a stator can be accurately detected, and a sensorless motor control method and apparatus capable of appropriate control and these methods and apparatuses are provided. An electric device to be used can be provided.
以下、本発明の上記態様及び実施の形態を実施例に基づき添付図面を参照して詳しく説明する。
本発明は、センサレスのブラシレスモータ駆動に広く応用できる。以下に好適な電動装置として電動自転車への応用例を説明する。モータは、車軸に直結される直接駆動形態で使用され、三相巻線を有するステータは車軸に固定され、永久磁石を有するロータは車輪の一部として構成される。本例では、モータは、ステータの巻線が５１極、ロータの磁極が４８極の２４ポールペアとしている。車輪が１回転、すなわち機械角で３６０度回転するとき、ロータの電気角はポールペア数だけ繰り返されるので、電気角の３６０度は機械角で１５度（＝３６０度／２４）に相当する。また、車輪の直径を５０ｃｍとすると、車輪円周は５０×３．１４≒１５０ｃｍであるので、電気角の３６０度の変化は、電動自動車が約６．２５ｃｍ（≒１５０ｃｍ×（１５度／３６０度））移動することに相当する。
Hereinafter, the above aspects and embodiments of the present invention will be described in detail based on examples with reference to the accompanying drawings.
The present invention can be widely applied to sensorless brushless motor driving. An application example to an electric bicycle will be described below as a suitable electric device. The motor is used in a direct drive form that is directly connected to the axle, the stator having the three-phase winding is fixed to the axle, and the rotor having the permanent magnet is configured as a part of the wheel. In this example, the motor is a 24 pole pair in which the stator winding is 51 poles and the rotor magnetic pole is 48 poles. When the wheel rotates once, i.e., 360 degrees in mechanical angle, the electrical angle of the rotor is repeated by the number of pole pairs, so 360 degrees in electrical angle corresponds to 15 degrees in mechanical angle (= 360 degrees / 24). If the wheel diameter is 50 cm, the wheel circumference is 50 × 3.14≈150 cm. Therefore, the change in the electrical angle of 360 degrees is about 6.25 cm (≈150 cm × (15 degrees / 360) in the electric vehicle. Degree)) corresponds to moving.
図１は、本発明の実施例において適用されるモータ駆動回路のブロック図を示している。 FIG. 1 shows a block diagram of a motor drive circuit applied in an embodiment of the present invention.
図１において、電源Ｖｃｃからの電流をインバータ回路１１のブロック内でＱ１からＱ６のトランジスタで切り替えてモータ巻線２０に流し、ロータ（図示せず）に回転力を生起させる。例えば、Ｑ１とＱ６をＯＮにして他をＯＦＦにすると、巻線２０のＵ相からＶ相（Ｕ→Ｖ）に電流が流れ、Ｕ相とＶ相とが励磁される。巻線２０への通電電流は、抵抗Ｒｓ１２の両端に発生する電圧でモニタする。
In FIG. 1, the current from the power source Vcc is switched by the transistors Q1 to Q6 in the block of the
ロータ位置検出回路（１）（第１相対位置検出回路系）１３は、後述するように巻線２０の通電電流をモニタしてロータが停止しているときの位置測定を行う。ロータが回転しているときも、巻線２０の通電電流をモニタして、ロータ位置検出回路（２）（第２相対位置検出回路系）１４に入力して位置測定を行う。 The rotor position detection circuit (1) (first relative position detection circuit system) 13 monitors the energization current of the winding 20 and measures the position when the rotor is stopped, as will be described later. Even when the rotor is rotating, the current flowing through the winding 20 is monitored and input to the rotor position detection circuit (2) (second relative position detection circuit system) 14 to perform position measurement.
センサレス駆動演算回路１５は、ロータの位置情報から三相巻線への通電態様を決定し、出力トランジスタ制御回路１６（駆動信号生成回路系）と連携して、トランジスタ部Ｑ１からＱ６のＯＮ，ＯＦＦ制御を行う制御信号を出力させるとともに、ロータ位置検出回路（１）１３とロータ位置検出回路（２）１４とに、測定のための制御情報を供給する。本例では、電源をＶｃｃ＝４８Ｖとし、モータの動作電流が１０Ａから１５Ａなので抵抗Ｒｓを０．００５オームとして、Ｒｓの両端で０．５Ｖから１．５Ｖが得られるようにしている。
The sensorless drive
本実施例は、モータ停止、回転状態に係わらず、モータ巻線２０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に高周波電流を注入して、巻線とロータとの相対位置に依存して各相を通じる電流量が変化する特性を利用して当該相対位置を特定するようにしている。これを実現するため、出力トランジスタ制御回路１６は、モータ巻線２０の各相に供給する駆動信号ＶＵ，ＶＷ，ＶＶに高周波電流成分が重畳するように、インバータ回路１１への各入力信号を生成する。
In this embodiment, regardless of whether the motor is stopped or rotating, high-frequency current is injected into the U phase, V phase, and W phase of the motor winding 20, and each phase depends on the relative position between the winding and the rotor. The relative position is specified by utilizing the characteristic that the amount of current to be passed changes. In order to achieve this, the output
モータの停止状態においては、所定の短期間、駆動信号ＶＵ，ＶＷ，ＶＶにおいて高周波電流成分が巻線２０に注入されるようにして、ロータと巻線２０との相対位置によって巻線２０に流れる電流が異なることを利用し、その位置推定を行う。この電流は、シャント抵抗１２より検出される電圧から算出することで測定され、その測定値がロータ位置検出回路（１）１３において用いられる。ロータ位置検出回路（１）１３は、電流の測定値の大きさの如何によってロータと巻線２０との相対位置を判定することとなる。
When the motor is stopped, the high-frequency current component is injected into the winding 20 in the drive signals V U , V W , and V V for a predetermined short period of time, and the winding is changed depending on the relative position between the rotor and the winding 20. The position is estimated by utilizing the fact that the currents flowing through 20 are different. This current is measured by calculating from the voltage detected by the
モータの回転状態においては、通常の駆動信号成分に同様の高周波電流成分が重畳された駆動信号ＶＵ，ＶＷ，ＶＶを巻線２０に供給し、これにより巻線２０を流れる電流をロータ位置検出回路（２）１４において測定し、電流の測定値の大きさの如何によってロータと巻線２０との相対位置をリアルタイムで判定する。この際、ロータ位置検出回路（２）１４においては、電流の波形をベクトル解析（ｄｑ軸解析）したうえで、最終的にロータと巻線２０との相対位置を判定する。 In the rotational state of the motor, drive signals V U , V W , V V in which similar high-frequency current components are superimposed on normal drive signal components are supplied to the winding 20, and the current flowing through the winding 20 is thereby supplied to the rotor. It is measured by the position detection circuit (2) 14, and the relative position between the rotor and the winding 20 is determined in real time depending on the magnitude of the measured current value. At this time, in the rotor position detection circuit (2) 14, the current waveform is subjected to vector analysis (dq axis analysis), and finally the relative position between the rotor and the winding 20 is determined.
ここでいうｄｑ軸解析は、清武氏らによる「速度センサレス誘導電動機ベクトル制御のための電圧ベクトル重畳によるスロット漏れインダクタンスの検出方法」と題された鹿児島大学工学部研究報告書（第４７号，（２００５））の文献等を参考として導かれる手法によって行われるものである。かかるｄｑ軸解析においては、ｄｑ軸のインダクタンスの相違を、上記した高周波成分によって、ベクトル解析に基づいて測定することができる。 The dq-axis analysis here is the Kagoshima University Faculty of Engineering research report titled “Detection Method of Slot Leakage Inductance by Voltage Vector Superposition for Speed Sensorless Induction Motor Vector Control” by Kiyotake et al. (No. 47, (2005 )) Is performed by a method derived with reference to the literature. In such dq-axis analysis, the difference in dq-axis inductance can be measured based on vector analysis using the high-frequency component described above.
したがって、モータの停止時のみならず回転時においても、同様の高周波成分の駆動信号への注入又は重畳によって、ロータと巻線２０を有するステータとの正確な相対位置を検出することができる。 Therefore, the accurate relative position between the rotor and the stator having the winding 20 can be detected not only when the motor is stopped but also when it is rotating, by injection or superimposition of the same high-frequency component into the drive signal.
なお、図２には、通常の駆動信号ＶＵ，ＶＷ，ＶＶの駆動成分のＰＷＭ（パルス幅変調）時のベクトルが実線の矢印にて示され、この駆動成分に対して上述したような注入又は重畳すべき高周波電流成分(テスト信号)が点線の矢印にて示される。 In FIG. 2, the PWM (pulse width modulation) vectors of the drive components of the normal drive signals V U , V W , V V are indicated by solid arrows, and the drive components are as described above. A high frequency current component (test signal) to be injected or superimposed is indicated by a dotted arrow.
モータの起動時には、停止状態の回転子が所定の回転方向で回転を開始することができるように各相の巻線に対する転流の制御を行う必要がある。センサレスブラシレス直流モータには位置検知器が備えていないから、起動時に所望の転流の態様で各相の巻線に対して駆動電流が順次に供給されるようにするためには、停止時における回転子の磁極と巻線の相対位置を検出し、その検出された回転子の磁極と巻線との相対位置に基づいて所定の回転方向に回転子が回転を開始できるように各相に対する転流の制御が行われるようにしなければならない。 When the motor is started, it is necessary to control the commutation for the windings of each phase so that the stopped rotor can start rotating in a predetermined rotation direction. Since the sensorless brushless DC motor is not equipped with a position detector, in order to sequentially supply the drive current to the windings of each phase in the desired commutation mode at the time of start-up, The relative positions of the rotor magnetic poles and windings are detected, and based on the detected relative positions of the rotor magnetic poles and windings, the rotation for each phase is performed so that the rotor can start rotating in a predetermined rotation direction. Flow control must be performed.
一方、いわゆるモータの脱調は、誤った位置情報に基づいて駆動信号を生成してしまい、その結果、誤ったモータ制御を継続するために生じる。この脱調の防止には、正しい位置推定が必要で、上述したようなベクトル解析によりリアルタイムに正確な位置測定を行い、これをモータ制御側に反映させることにより、脱調防止を実現することができる。 On the other hand, so-called motor step-out occurs because a drive signal is generated based on erroneous position information, and as a result, erroneous motor control is continued. In order to prevent this step-out, it is necessary to estimate the correct position. By performing accurate position measurement in real time by the vector analysis as described above and reflecting this on the motor control side, step-out prevention can be realized. it can.
本実施例によれば、高周波電流をモータ駆動信号において巻線（部）に注入又は重畳し、その注入又は重畳に対応する巻線通過電流測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定しているので、モータの停止状態と回転状態とにかかわらずモータのロータとステータとの相対位置を正確に検出することができる。また、この正しい相対位置に基づいた制御信号（駆動信号）により、脱調の発生を防止し、適正なモータ制御を達成することができる。 According to the present embodiment, high frequency current is injected or superimposed on the winding (part) in the motor drive signal, and the relative position between the rotor and the stator is determined based on the winding passing current measurement corresponding to the injection or superposition. Therefore, the relative position between the rotor and the stator of the motor can be accurately detected regardless of the stopped state and the rotating state of the motor. Further, the control signal (drive signal) based on the correct relative position can prevent the occurrence of step-out and achieve proper motor control.
なお、上記実施例においては、電動自転車を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、様々な応用が可能である。つまり、センサレスモータを用いる装置、機器などのあらゆる電動装置に適用できる。 In the above embodiment, the electric bicycle is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and various applications are possible. In other words, the present invention can be applied to all electric devices such as devices and devices using a sensorless motor.
以上、本発明による代表的実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、添付した請求項の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができる。 Although exemplary embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited thereto, and those skilled in the art will recognize various alternative embodiments and various embodiments without departing from the scope of the appended claims. Modification examples can be found.
１１・・・インバータ回路
２０・・・巻線
１２・・・シャント抵抗
１３・・・ロータ位置検出回路（１）
１４・・・ロータ位置検出回路（２）
１５・・・センサレス駆動演算回路
１６・・・出力トランジスタ制御回路
DESCRIPTION OF
14 ... Rotor position detection circuit (2)
15 ... Sensorless drive
Claims (12)
前記モータの停止状態において、前記駆動信号としてロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を注入し、この注入に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定するステップと、
前記モータの稼働状態において、前記駆動信号にロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を重畳し、この重畳に対応する前記巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定するステップと、
当該判定された相対位置に基づいて駆動信号を生成するステップと、
を有することを特徴とするセンサレスモータの制御方法。 A method of controlling the motor by providing means for driving the motor by supplying a drive signal to the winding of the sensorless motor,
When the motor is stopped, a high frequency current component for rotor / stator relative position measurement is injected as the drive signal, and the relative position between the rotor and the stator is determined based on the measurement of the current flowing through the winding corresponding to the injection. And steps to
In the operating state of the motor, a high-frequency current component for rotor / stator relative position measurement is superimposed on the drive signal, and the relative position between the rotor and the stator is determined based on the measurement of the current flowing through the winding corresponding to the overlap. And steps to
Generating a drive signal based on the determined relative position;
A method for controlling a sensorless motor, comprising:
前記モータの停止状態において、前記駆動信号としてロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を注入する手段を含み、この注入に対応する当該巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定する第１相対位置検出回路系と、
前記モータの稼働状態において、前記駆動信号にロータ・ステータ相対位置測定用高周波電流成分を重畳する手段を含み、この重畳に対応する当該巻線に流れる電流の測定に基づいてロータとステータとの相対位置を判定する第２相対位置検出回路系と、
当該判定された相対位置に基づいて駆動信号を生成する駆動信号生成回路系と、
を有することを特徴とするセンサレスモータの制御装置。 An apparatus for controlling the motor by providing a circuit for driving the motor by supplying a drive signal to the winding of the sensorless motor,
Means for injecting a high-frequency current component for rotor-stator relative position measurement as the drive signal when the motor is in a stopped state, based on the measurement of the current flowing in the winding corresponding to the injection; A first relative position detection circuit system for determining a position;
Means for superimposing a high-frequency current component for rotor / stator relative position measurement on the drive signal in the operating state of the motor, and based on the measurement of the current flowing through the winding corresponding to the superposition, A second relative position detection circuit system for determining a position;
A drive signal generation circuit system that generates a drive signal based on the determined relative position;
A sensorless motor control device comprising:
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2011
- 2011-03-23 JP JP2011064168A patent/JP2012200123A/en active Pending
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