JP2014103755A - モータの駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動制御装置1は、電源Vccから電力の供給を受け、駆動制御信号Sdによってブラシレスモータ20を駆動するインバータ回路2およびプリドライブ回路3と、回転位置検出器4からの検出信号HU,HV,HWに基づいてロータの回転位置を検出し、検出したロータの回転位置に基づいて電機子コイルLu,Lv,Lwへの通電パターンを決定するとともに、ブラシレスモータ20の起動の際に、あらかじめ設定された第1の通電パターンAによる回転制御を開始し、それから所定時間が経過したならば、通電パターンの切り替え時に各相の短絡が発生しない通電タイミングに調整してから第1の通電パターンAよりも所定の進角量を有する第2の通電パターンBによる回転制御に切り替わるように、駆動制御信号Sdをプリドライブ回路3に出力する制御回路部5と、を備える。
【選択図】図1
Description
また、特許文献1に記載の制御装置は、回転速度の検出結果に基づいて通電パターンを切り替えている。そのため、ロータの回転速度を監視する回路を必要とし、そのためのコストが掛かる。
そこで、本発明は、通電パターンの切り替えによる異常の発生を防止することが可能なモータの駆動制御装置を提供することを課題とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
ブラシレスモータ20の駆動制御装置1は、インバータ回路2と、プリドライブ回路3と、回転位置検出器4と、制御回路部5と、抵抗R1とを備えている。
駆動制御装置1は、電源Vccに接続され、U相配線、V相配線、W相配線の3相によってブラシレスモータ20に接続され、更に回転位置検出器4に接続されている。
駆動制御装置1は、ブラシレスモータ20の回転を制御するものである。駆動制御装置1は、ブラシレスモータ20に3相交流を出力する。
インバータ回路2は、電源Vccから電力の供給を受け、駆動制御信号Sdに応じた駆動信号UH,UL,VH,VL,WH,WLが入力されると、3相交流をブラシレスモータ20のU相配線、V相配線、W相配線に流す。
インバータ回路2とプリドライブ回路3とは、本実施形態に於いて、電源Vccから電力の供給を受け、駆動制御信号Sdによってブラシレスモータ20を駆動するモータ駆動部である。
制御回路部5は、ブラシレスモータ20の起動の際に、あらかじめ設定された第1の通電パターンAによる回転制御を開始し、それから所定時間が経過したならば、通電パターンの切り替え時に各相の短絡が発生しない通電タイミングに調整してから第1の通電パターンAよりも所定の進角量を有する第2の通電パターンBによる回転制御に切り替わるように、駆動制御信号Sdをプリドライブ回路3に出力する。
タイマ回路部9は、時間を計測し、計測した結果を計時情報Stとしてモータ制御部6へ出力するものである。
制御回路部5は、ブラシレスモータ20の起動の際に、あらかじめ設定された第1の通電パターンAによる回転制御を開始する。それから所定時間が経過し、ブラシレスモータ20の速度が上昇したならば、制御回路部5は、各相の短絡が発生しない通電タイミングに切り替えてから第1の通電パターンAよりも所定の進角量を有する第2の通電パターンBによる回転制御に切り替わるように、駆動制御信号Sdをプリドライブ回路3に出力する。これにより、ブラシレスモータ20の駆動効率を向上させることができる。
ここで、所定時間とは、第1の通電パターンAによる回転制御の開始時からのあらかじめ設定された経過時間、または、あらかじめ設定された通電の切り替わり回数に達した時間である。
電源Vccは、定電圧源である。電源Vccは、例えば、直流電源から供給された直流電力を定電圧に安定化して、駆動制御装置1に直流電力を供給するものである。電源Vccは、インバータ回路2に接続されていると共に、図示しない配線によって、駆動制御装置1の各部に接続されている。
第2の通電パターンBは、第1の通電パターンAに対して、位相が電気角で60度進んでいる。
検出信号HUは、電気角0〜180度のときH(High)レベルであり、電気角180〜360度のときL(Low)レベルである。検出信号HUは、電気角0度、180度と360度に於いてエッジを有する。
検出信号HVは、電気角0〜60度のときHレベルであり、電気角60〜240度のときLレベルであり、電気角240〜360度のときHレベルである。検出信号HVは、電気角60度と電気角240度とに於いてエッジを有する。
検出信号HWは、電気角0〜120度のときLレベルであり、電気角120〜300度のときHレベルであり、電気角300〜360度のときLレベルである。検出信号HWは、電気角120度と300度とに於いてエッジを有する。
駆動信号UHは、電気角0〜120度のときHレベルであり、電気角120〜360度のときLレベルである。
駆動信号ULは、電気角0〜180度のときLレベルであり、電気角180〜300度のときHレベルであり、電気角300〜540度のときLレベルである。
電気角120度付近の破線領域と、電気角480度付近の破線領域は、モータ制御部6が、通電パターンを第2の通電パターンBに変えたならば、駆動信号UHの立ち下がりエッジと駆動信号ULの立ち上がりエッジとが、時間的に近接する領域である。このとき、スイッチング素子Q1のオフの遅延(スイッチング遅延時間)や、スイッチング素子Q2のオンの遅延(スイッチング遅延時間)のばらつきによっては、U相のスイッチング素子Q1,Q2が同時にオンして貫通電流が流れる虞がある。
なお、電気角120度、300度、480度、660度には、検出信号HWのエッジが存在する。
駆動信号VHは、電気角0〜120度のときLレベルであり、電気角120〜240度のときHレベルであり、電気角240〜480度のときLレベルである。
駆動信号VLは、電気角0〜60度のときHレベルであり、電気角60〜300度のときLレベルであり、電気角300〜420度のときHレベルである。
電気角60度付近の破線領域と、電気角420度付近の破線領域は、モータ制御部6が、通電パターンを第2の通電パターンBに変えたならば、駆動信号VHの立ち上がりエッジと駆動信号VLの立ち下がりエッジとが、時間的に近接する領域である。このとき、スイッチング素子Q3のオンの遅延や、スイッチング素子Q4のオフの遅延のばらつきによっては、V相のスイッチング素子Q3,Q4が同時にオンして貫通電流が流れる虞がある。
なお、電気角60度、240度、420度、600度には、検出信号HVのエッジが存在する。
駆動信号WHは、電気角0〜240度のときLレベルであり、電気角240〜360度のときHレベルである。
駆動信号WLは、電気角0〜60度のときLレベルであり、電気角60〜180度のときHレベルであり、電気角180〜360度のときLレベルである。
電気角180度付近の破線領域と、電気角540度付近の破線領域は、モータ制御部6が、通電パターンを第2の通電パターンBに変えたならば、駆動信号WHの立ち上がりエッジと駆動信号WLの立ち下がりエッジとが、時間的に近接する領域である。このとき、スイッチング素子Q5のオンの遅延や、スイッチング素子Q6のオフの遅延のばらつきによっては、W相のスイッチング素子Q5,Q6が同時にオンして貫通電流が流れる虞がある。
なお、電気角180度、360度、540度、720度には、検出信号HVのエッジが存在する。
しかし、第1の通電パターンAから第2の通電パターンBへの切り替えが、検出信号HU,HV,HWのエッジの時間的近傍で行われたならば、各相の上アーム側に係る駆動信号のエッジと下アーム側に係る駆動信号のエッジとが、時間的に近接する虞がある。このとき、上アーム側に係るスイッチング素子のオンオフの遅延や、スイッチング素子のオンオフの遅延のばらつきによっては、上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子とが同時にオンして、貫通電流が流れる虞がある。
第1の通電パターンAの検出信号HUの真理値は、電気角0〜180度のとき1であり、電気角180〜360度のとき0である。
第1の通電パターンAの検出信号HVの真理値は、電気角0〜60度のとき1であり、電気角60〜240度のとき0であり、電気角240〜360度のとき1である。
第1の通電パターンAの検出信号HWの真理値は、電気角0〜120度のとき0であり、電気角120〜300度のとき1であり、電気角300〜360度のとき0である。
第1の通電パターンAの駆動信号ULの真理値は、電気角0〜180度のとき0であり、電気角180〜300度のとき1であり、電気角300〜360度のとき0である。
第1の通電パターンAの駆動信号VLの真理値は、電気角0〜60度のとき1であり、電気角60〜300度のとき0であり、電気角300〜360度のとき1である。
第1の通電パターンAの駆動信号WLの真理値は、電気角0〜60度のとき0であり、電気角60〜180度のとき1であり、電気角180〜360度のとき0である。
第2の通電パターンBの検出信号HUのタイムチャートは、第1の通電パターンAの検出信号HU(図2(A))のタイムチャートと同様である。
第2の通電パターンBの検出信号HVのタイムチャートは、第1の通電パターンAの検出信号HV(図2(B))のタイムチャートと同様である。
第2の通電パターンBの検出信号HWのタイムチャートは、第1の通電パターンAの検出信号HW(図2(C))のタイムチャートと同様である。
駆動信号UHは、電気角0〜60度のときHレベルであり、電気角60〜300度のときLレベルであり、電気角300〜420度のときHレベルである。なお、第2の通電パターンBの駆動信号UHの位相は、第1の通電パターンAの駆動信号UH(図2(D)参照)の位相よりも、電気角で60度だけ進んでいる。
駆動信号ULは、電気角0〜120度のときLレベルであり、電気角120〜240度のときHレベルであり、電気角240〜480度のときLレベルである。なお、第2の通電パターンBの駆動信号ULの位相は、第1の通電パターンAの駆動信号UL(図2(E)参照)の位相よりも、電気角で60度だけ進んでいる。
駆動信号VHは、電気角0〜60度のときLレベルであり、電気角60〜180度のときHレベルであり、電気角180〜420度のときLレベルである。なお、第2の通電パターンBの駆動信号VHの位相は、第1の通電パターンAの駆動信号VH(図2(F)参照)の位相よりも、電気角で60度だけ進んでいる。
駆動信号VLは、電気角0〜240度のときLレベルであり、電気角240〜360度のときHレベルである。なお、第2の通電パターンBの駆動信号VLの位相は、第1の通電パターンAの駆動信号VL(図2(G)参照)の位相よりも、電気角で60度だけ進んでいる。
駆動信号WHは、電気角0〜180度のときLレベルであり、電気角180〜300度のときHレベルであり、電気角300〜540度のときLレベルである。なお、第2の通電パターンBの駆動信号WHの位相は、第1の通電パターンAの駆動信号WH(図2(H)参照)の位相よりも、電気角で60度だけ進んでいる。
駆動信号WLは、電気角0〜120度のときHレベルであり、電気角120〜360度のときLレベルである。なお、第2の通電パターンBの駆動信号WLの位相は、第1の通電パターンAの駆動信号WL(図2(I)参照)の位相よりも、電気角で60度だけ進んでいる。
第2の通電パターンBは、各相の上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子とが、同時にオンしないように設定されている。第2の通電パターンBは更に、各相の上アーム側に係る駆動信号のエッジと下アーム側に係る駆動信号のエッジとが、時間的に近接しないように設定されている。
第2の通電パターンBの検出信号HUの真理値は、第1の通電パターンAの検出信号HUの真理値(図3参照)と同じである。
第2の通電パターンBの検出信号HVの真理値は、第1の通電パターンAの検出信号HVの真理値(図3参照)と同じである。
第2の通電パターンBの検出信号HWの真理値は、第1の通電パターンAの検出信号HWの真理値(図3参照)と同じである。
第2の通電パターンBの駆動信号ULの真理値は、電気角0〜120度のとき0であり、電気角120〜240度のとき1であり、電気角240〜360度のとき0である。
第2の通電パターンBの駆動信号VLの真理値は、電気角0〜240度のとき0であり、電気角240〜360度のとき1である。
第2の通電パターンBの駆動信号WLの真理値は、電気角0〜120度のとき1であり、電気角120〜360度のとき0である。
モータ制御部6は、駆動制御装置1が起動され、速度指示信号Csを受信したなら、ブラシレスモータ20の起動処理を開始する。
ステップS1に於いて、モータ制御部6は、選択されている通電パターンが第2の通電パターンBであるか否かを判断する。モータ制御部6は、当該判断条件が成立したならば(Yes)、図6の処理を終了し、当該判断条件が成立しなかったならば(No)、ステップS2の処理を行う。
ステップS6に於いて、モータ制御部6は、通電タイミングを調整して、第1の通電パターンAの駆動信号UH,UL,VH,VL,WH,WLの位相を電気角で60度だけ進める。この通電タイミングの調整は、例えば進角制御部7の進角制御信号Saに基づいて行う。このとき、ブラシレスモータ20のロータのタイミングが電気角60〜120度なので、モータ制御部6は、第1の通電パターンAに基づく通電タイミングを電気角120〜180度に調整して、駆動信号UH,UL,VH,VL,WH,WLを生成する。
ステップS6の処理により、駆動信号UHは、Hレベルのままである。駆動信号ULは、Lレベルのままである。駆動信号UH,ULともにエッジは発生しない。よって、U相の上アーム側スイッチング素子Q1と下アーム側スイッチング素子Q2との短絡は発生せず、U相スイッチングレッグに貫通電流が流れることはない。
更にステップS6の処理により、駆動信号VHは、Hレベルのままである。駆動信号VLは、LレベルからHレベルに変化する。駆動信号VHのエッジは発生せず、駆動信号VLのエッジと時間的に近接しない。よって、V相の上アーム側スイッチング素子Q3と下アーム側スイッチング素子Q4との短絡は発生せず、V相スイッチングレッグに貫通電流が流れることはない。
更にステップS6の処理により、駆動信号WHは、HレベルからLレベルに変化する。駆動信号WLは、Lレベルのままである。駆動信号WLのエッジは発生せず、駆動信号WHのエッジと時間的に近接しない。よって、W相の上アーム側スイッチング素子Q5と下アーム側スイッチング素子Q6との短絡は発生せず、W相スイッチングレッグに貫通電流が流れることはない。
ステップS8に於いて、モータ制御部6は、第2の通電パターンBに切り替えた駆動制御信号Sdを、プリドライブ回路3に出力する。
以上説明した第1の実施形態では、次の(A)〜(E)のような効果がある。
進角制御部7aは、ブラシレスモータ20の回転速度と進角値を対応付けるものである。進角制御部7aは、回転速度信号Ssと進角値とが対応付けられている進角値情報を格納している。進角制御部7aは、回転速度信号Ssに基づいて、現在速度に応じた最適な進角量となるように、進角制御信号Saをモータ制御部6に出力する。
以上説明した第2の実施形態では、第1の実施形態と同様な効果に加えて、次の(F)のような効果がある。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)〜(l)のようなものがある。
2 インバータ回路 (モータ駆動部)
3 プリドライブ回路 (モータ駆動部)
4 回転位置検出器
5、5a 制御回路部 (制御部)
6 モータ制御部
7、7a 進角制御部
8 通電パターン記憶部
9 タイマ回路部
10 速度検出部
20 ブラシレスモータ
Sp 回転位置信号
Sa 進角制御信号
St 計時情報
Se 通電パターン情報
Ss 回転速度信号
Cs 速度指示信号
ステップS6に於いて、モータ制御部6は、通電タイミングを調整して、第1の通電パターンAの駆動信号UH,UL,VH,VL,WH,WLの位相を電気角で60度だけ進める。この通電タイミングの調整は、例えば進角制御部7の進角制御信号Saに基づいて行う。このとき、ブラシレスモータ20のロータのタイミングが電気角60〜120度なので、モータ制御部6は、第1の通電パターンAに基づく通電タイミングを電気角120〜180度に調整して、駆動信号UH,UL,VH,VL,WH,WLを生成する。
ステップS6の処理により、駆動信号UHは、HレベルからLレベルに変化する。駆動信号ULは、Lレベルのままである。駆動信号ULのエッジは発生せず、駆動信号UHのエッジと近接しない。よって、U相の上アーム側スイッチング素子Q1と下アーム側スイッチング素子Q2との短絡は発生せず、U相スイッチングレッグに貫通電流が流れることはない。
更にステップS6の処理により、駆動信号VHは、LレベルからHレベルに変化する。駆動信号VLは、Lレベルのままである。駆動信号VLのエッジは発生せず、駆動信号VHのエッジと時間的に近接しない。よって、V相の上アーム側スイッチング素子Q3と下アーム側スイッチング素子Q4との短絡は発生せず、V相スイッチングレッグに貫通電流が流れることはない。
更にステップS6の処理により、駆動信号WHは、Lレベルのままである。駆動信号WLは、Hレベルのままである。駆動信号WH,WLともにエッジは発生しない。よって、W相の上アーム側スイッチング素子Q5と下アーム側スイッチング素子Q6との短絡は発生せず、W相スイッチングレッグに貫通電流が流れることはない。
Claims (4)
- 電源から電力の供給を受け、駆動制御信号によってモータを駆動するモータ駆動部と、
回転センサからの検出信号に基づいてロータの回転位置を検出し、検出したロータの回転位置に基づいて電機子コイルへの通電パターンを決定するとともに、
前記モータの起動の際に、あらかじめ設定された第1の通電パターンによる回転制御を開始し、それから所定時間が経過したならば、通電パターンの切り替え時に各相の短絡が発生しない通電タイミングに調整してから前記第1の通電パターンよりも所定の進角量を有する第2の通電パターンによる回転制御に切り替わるように、前記駆動制御信号を前記モータ駆動部に出力する制御部と、
を備えることを特徴とするモータの駆動制御装置。 - 前記所定時間は、前記第1の通電パターンによる回転制御の開始時からのあらかじめ設定された経過時間、または、あらかじめ設定された通電の切り替わり回数に達した時間である、
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。 - 前記モータ駆動部は、内部で生成されるPWM信号によって前記モータに流れる駆動電流を制御し、
前記制御部は、
前記第1の通電パターンから前記第2の通電パターンに切り替えるとき、その開始時には前記PWM信号のオンデューティが通電パターン切り替え直前よりも低下するように前記モータ駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータの駆動制御装置。 - 前記制御部は、
前記第1の通電パターンおよび前記第2の通電パターンを記憶する通電パターン記憶部と、
時間を計測し、計時結果に基づく計時情報を出力するタイマ回路部と、
前記計時情報に基づき前記所定時間の経過有無を確認し、その結果に基づいて、前記通電パターン記憶部からいずれかの通電パターンを選択し、選択した通電パターンに応じた前記駆動制御信号を出力するモータ制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のモータの駆動制御装置。
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