JP2018121501A - Motor control device and motor control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device that is able to determine whether a three-phase motor is in a step-out state or not.SOLUTION: A motor control device 1 comprises: a detecting section 40 that, in a non-electric-conduction period in which both the high-side switching element QH and low-side switching element QL of one of three-pairs of arm parts A are closed, detects the number of revolutions of a three-phase motor M after the end of a masking period set shorter than the non-electric-conduction-period right after the start of the non-electric-conduction-period; a revolution number determining section 50 that determines whether the number of revolutions of the three-phase motor M detected by the detecting section 40 is equal to or higher than a preset number of revolutions or not; a shortening section 60 that, in a case where the revolution number determining section 50 determines that the number of revolutions of the three-phase motor M is equal to or higher than the preset number of revolutions, the timing of the ending of the masking period is made early to shorten the masking period; and a determining section 70 that determines whether the three-phase motor M is in a step-out state or not in accordance with a change in a detection result of the detecting section 40 in a case where the masking period is shortened.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、第1の電源ラインと第1の電源ラインの電位よりも低い電位に接続される第2の電源ラインとの間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを有するアーム部を3組備えたインバータを制御して三相モータを駆動するモータ制御装置、及びこのようなモータ制御方法に関する。   The present invention provides a high-side switching element and a low-side switching element connected in series between a first power supply line and a second power supply line connected to a potential lower than the potential of the first power supply line. The present invention relates to a motor control device for driving a three-phase motor by controlling an inverter having three sets of arm portions, and to such a motor control method.

従来、三相ブラシレスモータ(以下「三相モータ」)の駆動中に、回転センサを用いることなく三相モータの回転を検出し、更に三相モータが脱調状態であるか否かを判定する技術が利用されてきた。この種の技術として、下記に出典を示す特許文献1に記載のものがある。   Conventionally, while driving a three-phase brushless motor (hereinafter referred to as “three-phase motor”), the rotation of the three-phase motor is detected without using a rotation sensor, and further, it is determined whether the three-phase motor is out of step. Technology has been used. As this type of technology, there is one described in Patent Document 1 whose source is shown below.

特許文献1に記載のセンサレス制御装置は、三相モータの相電圧と相電流とから三相モータの一次磁束の角速度を算出し、算出された一次磁束の角速度が、三相モータが正常回転を行う際に示す値の領域に収まるか否かに基づいて脱調を検知している。   The sensorless control device described in Patent Document 1 calculates the angular velocity of the primary magnetic flux of the three-phase motor from the phase voltage and phase current of the three-phase motor, and the calculated angular velocity of the primary magnetic flux indicates that the three-phase motor rotates normally. The step-out is detected based on whether or not the value falls within the range of values shown.

特開平11−8990号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-8990

ここで、三相モータを例えば電動ポンプの動力源として用いる場合、液体の有無により負荷が変動する。制御装置(センサレス制御装置)がこのような負荷が変動する三相モータを駆動する場合、正常に回転している状態において無負荷状態であれば回転数が急上昇するが、脱調している状態であっても回転数が急上昇する検出結果を示すので、正常に回転している状態であるのか、脱調している状態であるのかを正確に区別することは困難である。   Here, when a three-phase motor is used as a power source of an electric pump, for example, the load varies depending on the presence or absence of liquid. When a control device (sensorless control device) drives such a three-phase motor with a variable load, the rotational speed increases rapidly if there is no load in the normal rotation state, but it is out of step. Even so, it shows a detection result in which the number of rotations rapidly increases, and it is difficult to accurately distinguish whether the rotation is in a normal state or in a step-out state.

そこで、三相モータが脱調状態であるか否かを正確に判定することが可能なモータ制御装置、及びこのようなモータ制御方法が求められる。   Therefore, there is a need for a motor control device that can accurately determine whether or not a three-phase motor is out of step, and such a motor control method.

本発明に係るモータ制御装置の特徴構成は、第1の電源ラインと前記第1の電源ラインの電位よりも低い電位に接続される第2の電源ラインとの間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを有するアーム部を3組備えたインバータを制御して三相モータを駆動するモータ制御装置であって、前記3組のアーム部のうちの1つのアーム部が有する前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子の双方が開状態となる非通電期間において、前記非通電期間の開始直後に前記非通電期間よりも短い期間で設定されたマスク期間の終了後に前記三相モータの回転数を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記三相モータの回転数が、予め設定された回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、前記回転数判定部により前記三相モータの回転数が前記予め設定された回転数以上であると判定された時に、前記マスク期間が終了する終了タイミングを早くして前記マスク期間を短縮する短縮部と、前記マスク期間を短縮した場合の前記検出部の検出結果の変化に応じて前記三相モータが脱調状態であるか否かを判定する判定部と、を備えている点にある。   A characteristic configuration of the motor control device according to the present invention is that a high power supply connected in series between a first power supply line and a second power supply line connected to a potential lower than the potential of the first power supply line. A motor control device for driving a three-phase motor by controlling an inverter having three arm portions each having a side switching element and a low side switching element, and one arm portion of the three arm portions has In the non-energization period in which both the high-side switching element and the low-side switching element are in the open state, the three-phase phase is set immediately after the mask period set in a period shorter than the non-energization period immediately after the start of the non-energization period. A detection unit for detecting the rotation speed of the motor, and whether the rotation speed of the three-phase motor detected by the detection unit is equal to or higher than a preset rotation speed When the rotation speed determination unit and the rotation speed determination unit determine that the rotation speed of the three-phase motor is equal to or higher than the preset rotation speed, the timing to end the mask period is advanced. A determination unit that determines whether or not the three-phase motor is in a step-out state according to a change in a detection result of the detection unit when the mask period is shortened, It is in the point equipped with.

このような特徴構成とすれば、三相モータによっては、センサレス制御が高速に転流してしまう脱調状態の回転数と無負荷状態での正常回転時の回転数とが同じ程度となるが、三相モータの回転数が無負荷状態での正常回転時の回転数に至った際に、センサレス制御のマスク期間を短縮してマスク期間の解除タイミングを早めることで脱調時の回転数を上昇させ、無負荷状態での正常回転時と区別することが可能となる。したがって、BEMF(back electromotive force)方式のセンサレスモータにおいて、三相モータが脱調状態であるか否かを正確に判定し、簡単に脱調状態を検知することが可能となる。   With such a characteristic configuration, depending on the three-phase motor, the rotational speed in the step-out state in which the sensorless control is commutated at high speed and the rotational speed in the normal rotation in the no-load state are approximately the same. When the rotation speed of the three-phase motor reaches the normal rotation speed with no load, the sensorless control mask period is shortened and the mask period is released earlier to increase the rotation speed during step-out. Thus, it can be distinguished from normal rotation in a no-load state. Therefore, in a BEMF (back electromotive force) type sensorless motor, it is possible to accurately determine whether or not the three-phase motor is in a step-out state, and to easily detect the step-out state.

また、前記判定部は、前記マスク期間の短縮に応じて、前記検出部の検出結果の変化が前記三相モータの回転数が増大したことを示す場合に前記三相モータが脱調状態であると判定すると好適である。   The determination unit may be out of step when the change in the detection result of the detection unit indicates that the number of rotations of the three-phase motor has increased in response to the shortening of the mask period. Is preferable.

このような構成とすれば、センサレス制御において、脱調状態と無負荷状態での正常回転状態とを回転数のみで判定することが可能となる。   With such a configuration, in the sensorless control, the step-out state and the normal rotation state in the no-load state can be determined only by the rotation speed.

また、本発明に係るモータ制御方法の特徴構成は、第1の電源ラインと前記第1の電源ラインの電位よりも低い電位に接続される第2の電源ラインとの間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを有するアーム部を3組備えたインバータを制御して三相モータを駆動するモータ制御方法であって、前記3組のアーム部のうちの1つのアーム部が有する前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子の双方が開状態となる非通電期間において、前記非通電期間の開始直後に前記非通電期間よりも短い期間で設定されたマスク期間の終了後に前記三相モータの回転数を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記三相モータの回転数が、予め設定された回転数以上であるか否かを判定する回転数判定ステップと、前記回転数判定ステップにおいて前記三相モータの回転数が前記予め設定された回転数以上であると判定された時に、前記マスク期間が終了する終了タイミングを早くして前記マスク期間を短縮する短縮ステップと、前記マスク期間を短縮した場合の前記検出ステップにおける検出結果の変化に応じて前記三相モータが脱調状態であるか否かを判定する判定ステップと、を備えている点にある。   The motor control method according to the present invention is characterized in that the motor control method is connected in series between a first power supply line and a second power supply line connected to a potential lower than the potential of the first power supply line. A motor control method for driving a three-phase motor by controlling an inverter having three arm portions each having a high-side switching element and a low-side switching element, wherein one arm portion of the three arm portions In the non-energization period in which both the high-side switching element and the low-side switching element have an open state, immediately after the start of the non-energization period and after the end of the mask period set in a period shorter than the non-energization period A detection step for detecting the rotation speed of the three-phase motor, and the rotation speed of the three-phase motor detected in the detection step are set in advance. A rotation speed determination step for determining whether or not the rotation speed is equal to or greater than the rotation speed; and when the rotation speed determination step determines that the rotation speed of the three-phase motor is equal to or greater than the preset rotation speed, the mask period Whether or not the three-phase motor is in a step-out state in accordance with a shortening step of shortening the mask period by ending the end timing of the process and a change in a detection result in the detection step when the mask period is shortened And a determination step for determining whether or not.

このように構成されたモータ制御方法も上述した本発明の対象としてのモータ制御装置と比べて、実質的な特徴構成には相違はなく、上述した作用効果を得ることが可能である。   Compared with the motor control device as the object of the present invention described above, the motor control method configured in this way is not substantially different in characteristic configuration, and the above-described operational effects can be obtained.

また、前記判定ステップは、前記マスク期間の短縮に応じて、前記検出ステップにおける検出結果の変化が前記三相モータの回転数が増大したことを示す場合に前記三相モータが脱調状態であると判定すると好適である。   In the determination step, the three-phase motor is out of step when the change in the detection result in the detection step indicates that the number of rotations of the three-phase motor has increased in response to the shortening of the mask period. Is preferable.

このように構成されたモータ制御方法も上述した本発明の対象としてのモータ制御装置と比べて、実質的な特徴構成には相違はなく、上述した作用効果を得ることが可能である。   Compared with the motor control device as the object of the present invention described above, the motor control method configured in this way is not substantially different in characteristic configuration, and the above-described operational effects can be obtained.

モータ制御装置の構成を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the motor control apparatus typically. 通電期間及び非通電期間の説明図である。It is explanatory drawing of an electricity supply period and a non-energization period. 脱調状態であるか否かの判定フローである。It is a determination flow of whether or not a step-out state.

本発明に係るモータ制御装置は、三相モータが脱調状態であるか否かを正確に判定することができるように構成される。以下、本実施形態のモータ制御装置1について説明する。   The motor control device according to the present invention is configured to be able to accurately determine whether or not the three-phase motor is in a step-out state. Hereinafter, the motor control apparatus 1 of this embodiment is demonstrated.

図1は、モータ制御装置1の構成を模式的に示したブロック図である。モータ制御装置1は、PWM制御部10、ドライバ20、インバータ30、検出部40、回転数判定部50、短縮部60、判定部70を備えて構成される。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the motor control device 1. The motor control device 1 includes a PWM control unit 10, a driver 20, an inverter 30, a detection unit 40, a rotation speed determination unit 50, a shortening unit 60, and a determination unit 70.

PWM制御部10は、PWM信号を生成し、後述するインバータ30をPWM制御する。PWM信号によるPWM制御は、公知であるので説明は省略する。   The PWM control unit 10 generates a PWM signal and performs PWM control on an inverter 30 described later. Since the PWM control by the PWM signal is known, the description thereof is omitted.

ドライバ20は、PWM制御部10とインバータ30との間に設けられ、PWM制御部10により生成されたPWM信号が入力される。ドライバ20は、入力されたPWM信号のドライブ能力を向上し、インバータ30に出力する。   The driver 20 is provided between the PWM control unit 10 and the inverter 30 and receives a PWM signal generated by the PWM control unit 10. The driver 20 improves the drive capability of the input PWM signal and outputs it to the inverter 30.

インバータ30は、三相モータMに流れる電流を制御して、三相モータMを駆動する。本実施形態では、三相モータMは図1に示されるようにスター結線により構成されたものを例に挙げるが、デルタ結線により構成されたものであっても良い。   The inverter 30 drives the three-phase motor M by controlling the current flowing through the three-phase motor M. In the present embodiment, the three-phase motor M is exemplified by a star connection as shown in FIG. 1, but may be a delta connection.

また、インバータ30は、第1の電源ライン2と当該第1の電源ライン2の電位よりも低い電位に接続される第2の電源ライン3との間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子QHとローサイドスイッチング素子QLとを有するアーム部Aを3組備えている。第1の電源ライン2とは、電源Vに接続されるケーブルである。第1の電源ライン2の電位よりも低い電位に接続される第2の電源ライン3とは、電源Vの出力電圧よりも低い電位が印加されたケーブルであり、本実施形態では接地されたケーブルが相当する。   The inverter 30 includes a high-side switching element connected in series between the first power supply line 2 and the second power supply line 3 connected to a potential lower than the potential of the first power supply line 2. Three arm portions A each having QH and low-side switching element QL are provided. The first power supply line 2 is a cable connected to the power supply V. The second power supply line 3 connected to a potential lower than the potential of the first power supply line 2 is a cable to which a potential lower than the output voltage of the power supply V is applied. In this embodiment, the cable is grounded. Corresponds.

本実施形態では、ハイサイドスイッチング素子QHはP−MOSFETを用いて構成され、ローサイドスイッチング素子QLはN−MOSFETを用いて構成される。ハイサイドスイッチング素子QHは、ソース端子が第1の電源ライン2に接続され、ドレーン端子がローサイドスイッチング素子QLのドレーン端子に接続される。ローサイドスイッチング素子QLのソース端子は第2の電源ライン3に接続される。このように接続されたハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLでアーム部Aを構成し、インバータ30はこのアーム部Aを3組備える。   In the present embodiment, the high side switching element QH is configured using a P-MOSFET, and the low side switching element QL is configured using an N-MOSFET. The high side switching element QH has a source terminal connected to the first power supply line 2 and a drain terminal connected to the drain terminal of the low side switching element QL. The source terminal of the low side switching element QL is connected to the second power supply line 3. The arm part A is constituted by the high-side switching element QH and the low-side switching element QL connected as described above, and the inverter 30 includes three sets of the arm part A.

ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの夫々のゲート端子はドライバ20と接続され、上述したドライブ能力が向上されたPWM信号が入力される。また、各アーム部Aのハイサイドスイッチング素子QHのドレーン端子は、三相モータMが有する3つの端子に夫々接続される。   The gate terminals of the high-side switching element QH and the low-side switching element QL are connected to the driver 20, and the above-described PWM signal with improved drive capability is input. Further, the drain terminal of the high-side switching element QH of each arm part A is connected to three terminals of the three-phase motor M, respectively.

検出部40は、3組のアーム部Aのうちの1つのアーム部Aが有するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの双方が開状態となる非通電期間において、非通電期間の開始直後に非通電期間よりも短い期間で設定されたマスク期間の終了後に三相モータMの回転数を検出する。   In the non-energization period in which both the high-side switching element QH and the low-side switching element QL included in one arm part A of the three sets of arm parts A are in the open state, the detection unit 40 immediately after the start of the non-energization period. The rotation speed of the three-phase motor M is detected after the mask period set in a period shorter than the non-energization period.

ここで、図2には通電期間と非通電期間の説明図が示される。図2には、インバータ30が有する3組のアーム部Aのうち、1つのアーム部Aを構成するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの導通状態が示される。上述したように、ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLはPWM信号で制御されるが、本実施形態ではハイサイドスイッチング素子QHはP−MOSFETで構成されるため、PWM信号は図2の最上段の波形を反転したものとなる。また、図2には、図1においてVUで示した箇所の電圧波形も示される。   Here, FIG. 2 shows an explanatory diagram of the energization period and the non-energization period. FIG. 2 shows the conduction state of the high-side switching element QH and the low-side switching element QL constituting one arm part A among the three sets of arm parts A included in the inverter 30. As described above, the high-side switching element QH and the low-side switching element QL are controlled by the PWM signal. However, in this embodiment, the high-side switching element QH is composed of a P-MOSFET, so that the PWM signal is the highest in FIG. The waveform in the upper part is inverted. FIG. 2 also shows voltage waveforms at locations indicated by VU in FIG.

通電期間は、3組のアーム部Aのうちの1つのアーム部Aが有するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLのうちの一方が閉状態となる期間である。「ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLのうちの一方が閉状態となる」とは、ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLのうちの一方が導通状態となることを意味する。具体的には、図2の例にあっては、時間t1から時間t2までの間、時間t3から時間t4までの間、時間t5から時間t6までの間、時間t7から時間t8までの間が相当する。これらの期間は、3組のアーム部Aのうちの1つのアーム部Aが有するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLのうちの一方が通電された状態であることから、通電期間と称される。   The energization period is a period in which one of the high-side switching element QH and the low-side switching element QL included in one arm part A of the three sets of arm parts A is closed. “One of the high-side switching element QH and the low-side switching element QL is in a closed state” means that one of the high-side switching element QH and the low-side switching element QL is in a conductive state. Specifically, in the example of FIG. 2, the period from time t1 to time t2, the period from time t3 to time t4, the period from time t5 to time t6, and the period from time t7 to time t8. Equivalent to. These periods are called energization periods because one of the high-side switching element QH and the low-side switching element QL included in one arm part A of the three sets of arm parts A is energized. The

非通電期間は、3組のアーム部Aのうちの1つのアーム部Aが有するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの双方が開状態となる期間である。「ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの双方が閉状態となる」とは、ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの双方が導通していない状態となることを意味する。具体的には、図2の例にあっては、時間t2から時間t3までの間、時間t4から時間t5までの間、時間t6から時間t7までの間が相当する。これらの期間は、3組のアーム部Aのうちの1つのアーム部Aが有するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの双方が通電されていない状態であることから、非通電期間と称される。   The non-energization period is a period in which both the high-side switching element QH and the low-side switching element QL included in one arm part A of the three sets of arm parts A are open. “Both the high-side switching element QH and the low-side switching element QL are in the closed state” means that both the high-side switching element QH and the low-side switching element QL are in a non-conductive state. Specifically, in the example of FIG. 2, the period from time t2 to time t3, the period from time t4 to time t5, and the period from time t6 to time t7 correspond. These periods are referred to as non-energization periods because both the high-side switching element QH and the low-side switching element QL included in one arm part A of the three sets of arm parts A are not energized. The

このような非通電期間には、通電期間からの移行直後にサージが発生する。そこで、非通電期間の開始直後に非通電期間よりも短い期間でマスク期間が設定される。「非通電期間よりも短い期間でマスク期間が設定される」とは、マスク期間は、非通電期間の全てに亘って設定されるわけではなく、非通電期間の一部においてのみ設定されることを意味する。特に、マスク期間は、位置検出(ゼロクロス検出)後から開始し、次の位置検出前までに解除される。図2には、マスク期間の一例が示される。検出部40は、このマスク期間の終了後に三相モータMの回転数を検出することで、サージの影響を受けることなく検出することが可能となる。   In such a non-energizing period, a surge occurs immediately after the transition from the energizing period. Therefore, the mask period is set in a period shorter than the non-energization period immediately after the start of the non-energization period. “The mask period is set in a period shorter than the non-energization period” means that the mask period is not set over the entire non-energization period but only in a part of the non-energization period. Means. In particular, the mask period starts after position detection (zero cross detection) and is released before the next position detection. FIG. 2 shows an example of the mask period. The detection unit 40 can detect the number of rotations of the three-phase motor M after the mask period ends without being affected by the surge.

なお、検出部40は、三相モータMに流れるモータ電流に基づいて、三相モータMのロータ(図示せず)の位置を検出する。本実施形態では、検出部40は、上述した各アーム部Aのハイサイドスイッチング素子QHのドレーン端子と三相モータMが有する3つの端子の夫々とを接続するケーブルに、抵抗器Rを介して接続される。また、スター結線の中性点とも抵抗器Rを介して接続される。このように接続されることにより、検出部40はモータ電流を検出し、ロータの位置を検出(算定)する。この検出については、公知であるので説明は省略する。検出部40は、ロータの位置に基づき、三相モータMの回転数を検出する。検出部40の検出結果は、PWM制御部10に伝達され、PWM制御部10はPWM制御に利用する。また、検出部40の検出結果は、後述する回転数判定部50にも伝達される。   The detection unit 40 detects the position of the rotor (not shown) of the three-phase motor M based on the motor current flowing through the three-phase motor M. In the present embodiment, the detection unit 40 is connected to a cable connecting the drain terminal of the high-side switching element QH of each arm unit A and each of the three terminals of the three-phase motor M via the resistor R. Connected. The neutral point of the star connection is also connected via a resistor R. By being connected in this way, the detection unit 40 detects the motor current and detects (calculates) the position of the rotor. Since this detection is publicly known, a description thereof will be omitted. The detection unit 40 detects the rotation speed of the three-phase motor M based on the position of the rotor. The detection result of the detection unit 40 is transmitted to the PWM control unit 10, and the PWM control unit 10 uses the PWM control. The detection result of the detection unit 40 is also transmitted to a rotation speed determination unit 50 described later.

このような3組のアーム部Aのうちの1つのアーム部Aが有するハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLの双方が開状態となる非通電期間において、非通電期間の開始直後に非通電期間よりも短い期間で設定されたマスク期間の終了後に三相モータMの回転数を検出するステップは、モータ制御方法における検出ステップに相当する。   In the non-energization period in which both the high-side switching element QH and the low-side switching element QL included in one arm part A of the three sets of arm parts A are in the open state, the non-energization is performed immediately after the start of the non-energization period. The step of detecting the rotation speed of the three-phase motor M after the end of the mask period set in a period shorter than the period corresponds to a detection step in the motor control method.

回転数判定部50は、検出部40により検出された三相モータMの回転数が、予め設定された回転数以上であるか否かを判定する。上述したように、検出部40は三相モータMの回転数を検出し、回転数判定部50に検出結果を伝達する。「予め設定された回転数」とは、三相モータMが無負荷状態である場合の回転数である。あるいは三相モータMの負荷が所定値以下となる軽負荷状態である場合の回転数であっても良い。このような回転数は、予め設定され、回転数判定部50或いは記憶部(図示せず)に記憶される。したがって、回転数判定部50は、検出部40から伝達された三相モータMの回転数が、予め設定され、記憶されている三相モータMが無負荷状態(あるいは軽負荷状態)である場合の回転数以上であるか否かを判定する。回転数判定部50の判定結果は、後述する短縮部60に伝達される。   The rotation speed determination unit 50 determines whether the rotation speed of the three-phase motor M detected by the detection unit 40 is equal to or higher than a preset rotation speed. As described above, the detection unit 40 detects the rotation speed of the three-phase motor M and transmits the detection result to the rotation speed determination unit 50. “Preset rotation speed” is the rotation speed when the three-phase motor M is in a no-load state. Alternatively, it may be the rotational speed when the load of the three-phase motor M is in a light load state in which the load is not more than a predetermined value. Such a rotational speed is preset and stored in the rotational speed determination unit 50 or a storage unit (not shown). Therefore, the rotation speed determination unit 50 is configured such that the rotation speed of the three-phase motor M transmitted from the detection unit 40 is preset, and the stored three-phase motor M is in a no-load state (or a light load state). It is determined whether or not the number of rotations is equal to or greater than. The determination result of the rotation speed determination unit 50 is transmitted to the shortening unit 60 described later.

このような検出ステップにおいて検出された三相モータMの回転数が、予め設定された回転数以上であるか否かを判定するステップは、モータ制御方法における回転数判定ステップに相当する。   The step of determining whether or not the rotation speed of the three-phase motor M detected in such a detection step is equal to or higher than a preset rotation speed corresponds to the rotation speed determination step in the motor control method.

ここで、高速に転流してしまう脱調状態の回転数は以下の(1)式を用いて計算することが可能である。
T60=Tm+Tb ・・・(1)
ただし、T60は脱調時のゼロクロス−ゼロクロス間の時間、Tmはマスク解除時間、Tbは位置検出判定に最低限必要な時間である。(1)式からわかるように、Tmを短くすることによりT60を短くし、脱調時の回転数を上昇させることが可能となる。
Here, the rotation speed in the step-out state where the commutation occurs at high speed can be calculated using the following equation (1).
T60 = Tm + Tb (1)
However, T60 is the time between zero cross and zero cross at the time of step-out, Tm is the mask release time, and Tb is the minimum time required for position detection determination. As can be seen from the equation (1), by shortening Tm, T60 can be shortened, and the rotation speed at the time of step-out can be increased.

そこで、短縮部60は、回転数判定部50により三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であると判定された時に、マスク期間が終了する終了タイミングを早くしてマスク期間を短縮する。上述したように、短縮部60には回転数判定部50の判定結果が伝達される。したがって、「回転数判定部50により三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であると判定された時」とは、回転数判定部50による判定結果が、検出部40により検出された三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であることを示す判定結果である時を意味する。また、マスク期間とは、上述したように、通電期間から非通電期間に移行直後から開始するように設定される期間である。したがって、短縮部60は、回転数判定部50による判定結果が、検出部40により検出された三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であることを示す判定結果である時は、通電期間から非通電期間に移行直後から開始するように設定されたマスク期間が早く終了するように、短くする。   Therefore, when the rotational speed determination unit 50 determines that the rotational speed of the three-phase motor M is equal to or higher than the rotational speed set in advance, the shortening unit 60 sets the mask period by accelerating the end timing at which the mask period ends. Shorten. As described above, the determination result of the rotation speed determination unit 50 is transmitted to the shortening unit 60. Therefore, “when the rotational speed determination unit 50 determines that the rotational speed of the three-phase motor M is equal to or higher than the predetermined rotational speed” is detected by the detection unit 40 based on the determination result by the rotational speed determination unit 50. It means that the determination result indicates that the rotation speed of the three-phase motor M is equal to or higher than a preset rotation speed. In addition, as described above, the mask period is a period that is set to start immediately after the transition from the energization period to the non-energization period. Therefore, when the determination result by the rotation speed determination unit 50 is a determination result indicating that the rotation speed of the three-phase motor M detected by the detection unit 40 is equal to or higher than the rotation speed set in advance. The mask period set to start immediately after the transition from the energization period to the non-energization period is shortened so as to end early.

このような回転数判定ステップにおいて三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であると判定された時に、マスク期間が終了する終了タイミングを早くしてマスク期間を短縮するステップは、モータ制御方法における短縮ステップに相当する。   When it is determined in such a rotational speed determination step that the rotational speed of the three-phase motor M is equal to or higher than a predetermined rotational speed, the step of shortening the mask period by accelerating the end timing at which the mask period ends is: This corresponds to a shortening step in the motor control method.

判定部70は、マスク期間を短縮した場合の検出部40の検出結果の変化に応じて三相モータMが脱調状態であるか否かを判定する。判定部70には、短縮部60によりマスク期間が短縮されたことを示す情報が伝達される。この情報により判定部70は、マスク期間が短縮されたことを認識できる。一方、このマスク期間が短縮され場合でも、上述した検出部40は継続して三相モータMの回転数を検出し、回転数判定部50は三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であるか否かを判定している。判定部70は、マスク期間が短縮された後、回転数判定部50により三相モータMの回転数が予め設定された回転数以上であるか否かの判定結果に基づき、三相モータMが脱調状態であるか否かを判定する。   The determination unit 70 determines whether or not the three-phase motor M is in a step-out state according to a change in the detection result of the detection unit 40 when the mask period is shortened. Information indicating that the mask period has been shortened by the shortening unit 60 is transmitted to the determination unit 70. Based on this information, the determination unit 70 can recognize that the mask period has been shortened. On the other hand, even when the mask period is shortened, the detection unit 40 described above continuously detects the rotation speed of the three-phase motor M, and the rotation speed determination unit 50 rotates the rotation speed of the three-phase motor M set in advance. It is determined whether the number is greater than or equal to the number. After the mask period is shortened, the determination unit 70 determines whether the three-phase motor M is based on the determination result of whether or not the rotation number of the three-phase motor M is equal to or higher than the rotation number set in advance by the rotation number determination unit 50. It is determined whether or not it is in a step-out state.

このようなマスク期間を短縮した場合の検出ステップにおける検出結果の変化に応じて三相モータMが脱調状態であるか否かを判定するステップは、モータ制御方法における判定ステップに相当する。   The step of determining whether or not the three-phase motor M is in a step-out state according to the change in the detection result in the detection step when the mask period is shortened corresponds to the determination step in the motor control method.

特に、本実施形態では、判定部70は、マスク期間の短縮に応じて、検出部40の検出結果の変化が三相モータMの回転数が増大したことを示す場合に三相モータMが脱調状態であると判定する。すなわち、短縮部60によりマスク期間が短縮された後、回転数判定部50の判定結果が、三相モータMの回転数がこれまでの回転数(マスク期間の短縮前の回転数)よりも増大したことを示す場合に、判定部70は三相モータMが脱調状態であると判定する。   In particular, in the present embodiment, the determination unit 70 removes the three-phase motor M when the change in the detection result of the detection unit 40 indicates that the number of rotations of the three-phase motor M has increased in accordance with the shortening of the mask period. It is determined that the key is in an adjusted state. That is, after the mask period is shortened by the shortening unit 60, the determination result of the rotation speed determination unit 50 indicates that the rotation speed of the three-phase motor M is higher than the rotation speeds before (the rotation speed before the mask period is shortened). When it shows that it did, the determination part 70 determines with the three-phase motor M being a step-out state.

このように判定ステップは、マスク期間の短縮に応じて、検出ステップにおける検出結果の変化が三相モータMの回転数が増大したことを示す場合に三相モータMが脱調状態であると判定するステップとなる。   In this way, the determination step determines that the three-phase motor M is out of step when the change in the detection result in the detection step indicates that the number of rotations of the three-phase motor M has increased in accordance with the shortening of the mask period. It becomes a step to do.

次に、モータ制御装置1による脱調状態であるか否かの判定処理を図3のフローチャートを用いて説明する。まず、回転数判定部50により三相モータMが所定回転数以上で等速運転中であるか否かが判定される(ステップ#01)。三相モータMが所定回転数以上で等速運転中であると判定されると(ステップ#01:Yes)、短縮部60がマスク期間を短縮する(ステップ#02)。   Next, the process for determining whether or not the motor control device 1 is in a step-out state will be described with reference to the flowchart of FIG. First, it is determined by the rotational speed determination unit 50 whether or not the three-phase motor M is operating at a constant rotational speed at a predetermined rotational speed or higher (step # 01). If it is determined that the three-phase motor M is operating at a constant speed or higher (step # 01: Yes), the shortening unit 60 shortens the mask period (step # 02).

短縮部60によりマスク期間が短縮された後、検出部40により検出された三相モータMの回転数が、上昇している場合には(ステップ#03:Yes)、判定部70は三相モータMが脱調状態であると判定する(ステップ#04)。ステップ#03において、短縮部60によりマスク期間が短縮された後、検出部40により検出された三相モータMの回転数が、上昇しておらず(ステップ#03:No)、且つ、三相モータMの回転数に変化がない場合には(ステップ#05:Yes)、判定部70は三相モータMが正常状態(非脱調状態)であると判定する(ステップ#06)。ステップ#05において、三相モータMの回転数に変化がある場合には(ステップ#05:No)、ステップ#01に戻り処理が継続される。   When the number of rotations of the three-phase motor M detected by the detection unit 40 has increased after the masking period has been shortened by the shortening unit 60 (step # 03: Yes), the determination unit 70 determines that the three-phase motor It is determined that M is in a step-out state (step # 04). In step # 03, after the masking period is shortened by the shortening unit 60, the rotation speed of the three-phase motor M detected by the detection unit 40 has not increased (step # 03: No), and the three-phase If there is no change in the rotational speed of the motor M (step # 05: Yes), the determination unit 70 determines that the three-phase motor M is in a normal state (non-step-out state) (step # 06). If there is a change in the rotational speed of the three-phase motor M in step # 05 (step # 05: No), the process returns to step # 01 and continues.

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、ハイサイドスイッチング素子QHはP−MOSFETを用いて構成され、ローサイドスイッチング素子QLはN−MOSFETを用いて構成されるとして説明したが、ハイサイドスイッチング素子QH及びローサイドスイッチング素子QLは、他のスイッチング素子を用いて構成することも可能である。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the high-side switching element QH is configured using a P-MOSFET and the low-side switching element QL is configured using an N-MOSFET. However, the high-side switching element QH and the low-side switching element QL are It is also possible to configure using other switching elements.

本発明は、第1の電源ラインと第1の電源ラインの電位よりも低い電位に接続される第2の電源ラインとの間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを有するアーム部を3組備えたインバータを制御して三相モータを駆動するモータ制御装置、及びこのようなモータ制御方法に用いることが可能である。   The present invention provides a high-side switching element and a low-side switching element connected in series between a first power supply line and a second power supply line connected to a potential lower than the potential of the first power supply line. The present invention can be used in a motor control device that drives an three-phase motor by controlling an inverter including three arm portions having the arm portion, and such a motor control method.

1:モータ制御装置
2:第1の電源ライン
3:第2の電源ライン
30:インバータ
40:検出部
50:回転数判定部
60:短縮部
70:判定部
A:アーム部
QH:ハイサイドスイッチング素子
QL:ローサイドスイッチング素子
M:三相モータ
1: Motor control device 2: First power supply line 3: Second power supply line 30: Inverter 40: Detection unit 50: Revolution determination unit 60: Reduction unit 70: Determination unit A: Arm unit QH: High-side switching element QL: Low-side switching element M: Three-phase motor

Claims (4)

第1の電源ラインと前記第1の電源ラインの電位よりも低い電位に接続される第2の電源ラインとの間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを有するアーム部を3組備えたインバータを制御して三相モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記3組のアーム部のうちの1つのアーム部が有する前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子の双方が開状態となる非通電期間において、前記非通電期間の開始直後に前記非通電期間よりも短い期間で設定されたマスク期間の終了後に前記三相モータの回転数を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記三相モータの回転数が、予め設定された回転数以上であるか否かを判定する回転数判定部と、
前記回転数判定部により前記三相モータの回転数が前記予め設定された回転数以上であると判定された時に、前記マスク期間が終了する終了タイミングを早くして前記マスク期間を短縮する短縮部と、
前記マスク期間を短縮した場合の前記検出部の検出結果の変化に応じて前記三相モータが脱調状態であるか否かを判定する判定部と、
を備えるモータ制御装置。
An arm portion having a high-side switching element and a low-side switching element connected in series between a first power supply line and a second power supply line connected to a potential lower than the potential of the first power supply line A motor control device for driving a three-phase motor by controlling an inverter comprising three sets of
In the non-energization period in which both the high-side switching element and the low-side switching element of one of the three sets of arm parts are in the open state, immediately after the start of the non-energization period, A detection unit for detecting the number of rotations of the three-phase motor after the end of the mask period set in a short period;
A rotational speed determination unit that determines whether or not the rotational speed of the three-phase motor detected by the detection unit is equal to or higher than a preset rotational speed;
A shortening unit that shortens the mask period by advancing the end timing at which the mask period ends when the rotation number determination unit determines that the rotation number of the three-phase motor is equal to or greater than the preset rotation number. When,
A determination unit that determines whether or not the three-phase motor is in a step-out state according to a change in a detection result of the detection unit when the mask period is shortened;
A motor control device comprising:
前記判定部は、前記マスク期間の短縮に応じて、前記検出部の検出結果の変化が前記三相モータの回転数が増大したことを示す場合に前記三相モータが脱調状態であると判定する請求項1に記載のモータ制御装置。   The determination unit determines that the three-phase motor is in a step-out state when a change in a detection result of the detection unit indicates that the number of rotations of the three-phase motor has increased in response to the shortening of the mask period. The motor control device according to claim 1. 第1の電源ラインと前記第1の電源ラインの電位よりも低い電位に接続される第2の電源ラインとの間で、直列に接続されたハイサイドスイッチング素子とローサイドスイッチング素子とを有するアーム部を3組備えたインバータを制御して三相モータを駆動するモータ制御方法であって、
前記3組のアーム部のうちの1つのアーム部が有する前記ハイサイドスイッチング素子及び前記ローサイドスイッチング素子の双方が開状態となる非通電期間において、前記非通電期間の開始直後に前記非通電期間よりも短い期間で設定されたマスク期間の終了後に前記三相モータの回転数を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された前記三相モータの回転数が、予め設定された回転数以上であるか否かを判定する回転数判定ステップと、
前記回転数判定ステップにおいて前記三相モータの回転数が前記予め設定された回転数以上であると判定された時に、前記マスク期間が終了する終了タイミングを早くして前記マスク期間を短縮する短縮ステップと、
前記マスク期間を短縮した場合の前記検出ステップにおける検出結果の変化に応じて前記三相モータが脱調状態であるか否かを判定する判定ステップと、
を備えるモータ制御方法。
An arm portion having a high-side switching element and a low-side switching element connected in series between a first power supply line and a second power supply line connected to a potential lower than the potential of the first power supply line A motor control method for driving a three-phase motor by controlling an inverter comprising three sets of
In the non-energization period in which both the high-side switching element and the low-side switching element of one of the three sets of arm parts are in the open state, immediately after the start of the non-energization period, A detection step of detecting the number of revolutions of the three-phase motor after the end of the mask period set in a short period;
A rotational speed determination step for determining whether the rotational speed of the three-phase motor detected in the detection step is equal to or higher than a predetermined rotational speed;
A shortening step of shortening the mask period by advancing the end timing at which the mask period ends when it is determined in the rotational speed determination step that the rotational speed of the three-phase motor is equal to or higher than the preset rotational speed. When,
A determination step of determining whether or not the three-phase motor is in a step-out state according to a change in a detection result in the detection step when the mask period is shortened;
A motor control method comprising:
前記判定ステップは、前記マスク期間の短縮に応じて、前記検出ステップにおける検出結果の変化が前記三相モータの回転数が増大したことを示す場合に前記三相モータが脱調状態であると判定する請求項3に記載のモータ制御方法。   The determination step determines that the three-phase motor is in a step-out state when a change in the detection result in the detection step indicates that the number of rotations of the three-phase motor has increased in response to the shortening of the mask period. The motor control method according to claim 3.
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