JP2020005437A - Motor drive device - Google Patents

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優一 杉本
Yuichi Sugimoto
優一 杉本
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Abstract

To provide a motor drive device that can suppress a harmonic component at low cost without using a sensor having high resolution, a microcomputer having high computing power, or the like.SOLUTION: A motor drive device 1 comprises an inverter 30, a controller 50, and Hall sensors 62, 64 and 66. A controller 50 generates an output pattern of the inverter 30 according to detection signals of the Hall sensors 62, 64 and 66. Then, the controller 50 corrects a rectangular-wave shaped voltage command of the inverter 30 generated based on the output pattern to a sine-wave shaped voltage command using a correction factor prepared previously, and controls the inverter 30 on the basis of the corrected sine-wave shaped voltage command.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、モータを駆動するインバータの制御技術に関する。   The present invention relates to a motor drive device, and more particularly, to a technique for controlling an inverter that drives a motor.

モータの制御方式として、U相,V相,W相のうち通電する2層を60度毎(電気角)に切替えることによって、U相コイル、V相コイル及びW相コイルにより生成される合成磁束の方向をロータの回転位置に応じて切替えてロータを回転させる、所謂「120度通電制御方式」が知られている。   As a motor control method, a composite magnetic flux generated by the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil by switching two layers to be energized among the U-phase, V-phase, and W-phase every 60 degrees (electric angle). The so-called "120-degree energization control method" is known in which the direction is switched according to the rotational position of the rotor to rotate the rotor.

たとえば、特開2012−147561号公報(特許文献1)には、このような120度通電制御方式を用いたインバータ制御システムが開示されている。このインバータ制御システムでは、モータの電気角に応じた120度通電パターンが生成され、この生成された120度通電パターンと、インバータ入力電流の大きさに基づいて生成されるPWM(Pulse Width Modulation)信号とを論理合成することによって、インバータを構成するスイッチング素子のゲート信号が生成される(特許文献1参照)。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-147561 (Patent Document 1) discloses an inverter control system using such a 120-degree conduction control method. In this inverter control system, a 120-degree conduction pattern corresponding to the electric angle of the motor is generated, and the generated 120-degree conduction pattern and a PWM (Pulse Width Modulation) signal generated based on the magnitude of the inverter input current. Are logically synthesized to generate a gate signal of a switching element included in the inverter (see Patent Document 1).

特開2012−147561号公報JP 2012-147561 A

120度通電制御方式は、60度毎(電気角)に通電パターンを切替えるものであり、インバータにより生成されてモータに印加される電圧は、通電パターンに応じた矩形波の電圧である。このような矩形波の電圧は、高調波成分を多く含むため、モータの騒音や振動等の原因となる。   The 120-degree conduction control method switches the conduction pattern every 60 degrees (electrical angle), and the voltage generated by the inverter and applied to the motor is a rectangular wave voltage according to the conduction pattern. Since such a rectangular wave voltage contains many harmonic components, it causes motor noise and vibration.

上記の問題を解決する制御方式として、光学式エンコーダやレゾルバ等の高分解能を有する回転位置センサを用いて正弦波の電圧を生成する、所謂「ベクトル制御方式」が知られている。しかしながら、高分解能を有する上記センサは、コストが高い。また、ベクトル制御は、演算量が多くなるために演算能力の高いマイコンを用いる必要があり、この点でもハードウェアのコストが高くなる。   As a control method for solving the above problem, a so-called “vector control method” in which a sine wave voltage is generated using a rotational position sensor having a high resolution such as an optical encoder or a resolver is known. However, such sensors with high resolution are expensive. Further, in the vector control, a microcomputer having a high calculation capability must be used because the calculation amount is large, and this also increases the hardware cost.

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を提供することである。   The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a motor drive capable of suppressing a harmonic component at a low cost without using a sensor having a high resolution or a microcomputer having a high computing ability. It is to provide a device.

本発明に従うモータ駆動装置は、モータのロータ位置を所定の回転角毎に検知するための位置検知手段と、モータを駆動するインバータと、位置検知手段の検知信号に従ってインバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、位置検知手段の検知信号に従って、所定の回転角毎のインバータの出力パターンを生成する。そして、制御装置は、出力パターンに基づいて生成される矩形波状のインバータの出力指令を、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令に補正し、その補正された出力指令に基づいてインバータを制御する。   A motor drive device according to the present invention includes: a position detection unit for detecting a rotor position of a motor for each predetermined rotation angle; an inverter for driving the motor; and a control device for controlling the inverter according to a detection signal of the position detection unit. Prepare. The control device generates an output pattern of the inverter for each predetermined rotation angle according to the detection signal of the position detection means. Then, the control device corrects the output command of the rectangular-wave inverter generated based on the output pattern into a sine-wave or triangular-wave output command using a correction coefficient prepared in advance, and outputs the corrected output command. To control the inverter based on

このモータ駆動装置においては、所定の回転角毎の出力パターンに基づいて生成される矩形波状の出力指令が、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令に補正される。そして、正弦波状又は三角波状の出力指令に基づいてインバータが制御されるので、矩形波駆動の場合のような高調波が抑制され、モータの騒音や振動等が抑制される。また、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令を生成するので、ベクトル制御方式のような、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、簡易な手法で正弦波状又は三角波状の出力指令を生成することができる。   In this motor driving device, a rectangular output command generated based on an output pattern for each predetermined rotation angle is corrected to a sine or triangular output command using a correction coefficient prepared in advance. Then, since the inverter is controlled based on the sine-wave or triangular-wave output command, harmonics as in the case of rectangular wave drive are suppressed, and noise and vibration of the motor are suppressed. In addition, since a sine-wave or triangular-wave output command is generated by using a correction coefficient prepared in advance, a simple, high-resolution sensor or a microcomputer with a high computing capability, such as a vector control method, is not used. A sinusoidal or triangular output command can be generated by the method.

好ましくは、補正係数は、上記の出力パターン毎に準備される。制御装置は、所定の回転角毎に切替わる位置検知手段の出力の切替わり時間を取得する。そして、制御装置は、出力パターンのうちの第1のパターンにおいて取得された切替わり時間と、第1のパターンに続く第2のパターンにおける補正係数とに基づいて、第2のパターンにおける出力指令を補正する。   Preferably, a correction coefficient is prepared for each of the output patterns. The control device acquires a switching time of the output of the position detecting means that switches at every predetermined rotation angle. Then, the control device outputs an output command in the second pattern based on the switching time acquired in the first pattern of the output patterns and a correction coefficient in the second pattern following the first pattern. to correct.

好ましくは、制御装置は、出力パターン及びモータの回転速度に基づいてインバータの矩形波電圧指令を生成する。そして、制御装置は、出力パターン毎に矩形波電圧指令に補正係数を乗算することによって、正弦波状又は三角波状のインバータの電圧指令を生成する。   Preferably, the control device generates a rectangular wave voltage command for the inverter based on the output pattern and the rotation speed of the motor. Then, the control device generates a sine-wave or triangular-wave inverter voltage command by multiplying the rectangular wave voltage command by the correction coefficient for each output pattern.

好ましくは、位置検知手段は、複数のホールセンサを含む。   Preferably, the position detecting means includes a plurality of Hall sensors.

本発明によれば、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a motor drive device capable of suppressing harmonic components at low cost without using a sensor having a high resolution or a microcomputer having a high calculation capability.

本発明の実施の形態に従うモータ駆動装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a motor driving device according to an embodiment of the present invention. 図1に示すコントローラの速度制御に関する部分の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of a portion related to speed control of a controller illustrated in FIG. 1. ホールセンサの出力信号の波形図である。It is a waveform diagram of the output signal of a Hall sensor. 電圧指令生成部により生成される矩形波電圧指令、及び正弦波補正部による補正後の正弦波状の電圧指令を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram illustrating a rectangular wave voltage command generated by a voltage command generation unit and a sine wave voltage command corrected by a sine wave correction unit. 正弦波補正部において用いられる補正係数のマップの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a map of a correction coefficient used in the sine wave correction unit. 従来の120度通電制御における電圧指令の波形図である。It is a waveform diagram of the voltage command in the conventional 120 degree energization control. コントローラにより実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by a controller. 本実施の形態による制御手法を適用した場合の処理時間と、比較例としてベクトル制御を適用した場合の処理時間との比較結果の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a comparison result between a processing time when the control method according to the present embodiment is applied and a processing time when vector control is applied as a comparative example. 変形例における電圧指令の波形図である。It is a waveform diagram of the voltage command in a modification. 変形例における補正係数のマップの一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a correction coefficient map according to a modification.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動装置の全体構成図である。図1を参照して、モータ駆動装置1は、直流電源10と、キャパシタ20と、インバータ30と、コントローラ50と、ホールセンサ62,64,66とを備える。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor driving device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, motor drive device 1 includes a DC power supply 10, a capacitor 20, an inverter 30, a controller 50, and Hall sensors 62, 64, and 66.

直流電源10は、インバータ30へ直流電力を供給する。直流電源10は、たとえば、電力を蓄える電力貯蔵要素であり、二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。キャパシタ20は、インバータ30の直流側の電力線対間に接続され、インバータ30の直流側(入力側)のノイズを低減する。   DC power supply 10 supplies DC power to inverter 30. The DC power supply 10 is, for example, a power storage element that stores power, and includes a power storage element such as a secondary battery or an electric double layer capacitor. The capacitor 20 is connected between the pair of power lines on the DC side of the inverter 30, and reduces noise on the DC side (input side) of the inverter 30.

インバータ30は、スイッチング素子Sw1〜Sw6を含む。スイッチング素子Sw1〜Sw6の各々には、ダイオードが逆並列に接続されている。スイッチング素子Sw1,Sw2は、それぞれU相上アーム及びU相下アームを構成する。スイッチング素子Sw3,Sw4は、それぞれV相上アーム及びV相下アームを構成する。また、スイッチング素子Sw5,Sw6は、それぞれW相上アーム及びW相下アームを構成する。   Inverter 30 includes switching elements Sw1 to Sw6. A diode is connected in anti-parallel to each of the switching elements Sw1 to Sw6. The switching elements Sw1 and Sw2 form a U-phase upper arm and a U-phase lower arm, respectively. The switching elements Sw3 and Sw4 form a V-phase upper arm and a V-phase lower arm, respectively. The switching elements Sw5 and Sw6 constitute a W-phase upper arm and a W-phase lower arm, respectively.

そして、スイッチング素子Sw1,Sw2の接続ノードは、モータ40のU相コイルに接続される。また、スイッチング素子Sw3,Sw4の接続ノードは、モータ40のV相コイルに接続され、スイッチング素子Sw5,Sw6の接続ノードは、モータ40のW相コイルに接続される(各相コイルについては図示せず)。   The connection node between the switching elements Sw1 and Sw2 is connected to the U-phase coil of the motor 40. A connection node between the switching elements Sw3 and Sw4 is connected to the V-phase coil of the motor 40, and a connection node between the switching elements Sw5 and Sw6 is connected to the W-phase coil of the motor 40 (each phase coil is shown in the drawing). Zu).

インバータ30は、直流電源10から直流電力を受け、コントローラ50から受けるゲート信号G1〜G6に基づいてモータ40を駆動する。より詳しくは、ゲート信号G1〜G6に基づいてスイッチング素子Sw1〜Sw6がオン/オフ駆動され、インバータ30からモータ40の各相コイルに電圧が印加されることによりモータ40が駆動される。   Inverter 30 receives DC power from DC power supply 10 and drives motor 40 based on gate signals G1 to G6 received from controller 50. More specifically, the switching elements Sw1 to Sw6 are turned on / off based on the gate signals G1 to G6, and the motor 40 is driven by applying a voltage from the inverter 30 to each phase coil of the motor 40.

モータ40は、同期モータであり、具体的にはブラシレスDCモータである。モータ40のロータには、永久磁石が設けられている(図示せず)。ホールセンサ62,64,66により検知されるロータ位置に基づいて、インバータ30によりU,V,W各相コイルの通電が切替えられる。これにより、各相コイルにより生成される合成磁束の方向がロータ位置に応じて切替えられ、ロータが回転する。なお、永久磁石のロータへの装着は、埋込型であってもよいし、表面型であってもよい。   The motor 40 is a synchronous motor, specifically, a brushless DC motor. The rotor of the motor 40 is provided with a permanent magnet (not shown). Based on the rotor position detected by the Hall sensors 62, 64, 66, the energization of the U, V, W phase coils is switched by the inverter 30. Thereby, the direction of the synthetic magnetic flux generated by each phase coil is switched according to the rotor position, and the rotor rotates. The attachment of the permanent magnet to the rotor may be of an embedded type or a surface type.

ホールセンサ62は、回転角でW相コイルとU相コイルとの間に配置され、ホールセンサ64は、回転角でU相コイルとV相コイルとの間に配置され、ホールセンサ66は、回転角でV相コイルとW相コイルとの間に配置される。   The Hall sensor 62 is arranged between the W-phase coil and the U-phase coil at a rotation angle, the Hall sensor 64 is arranged between the U-phase coil and the V-phase coil at a rotation angle, and the Hall sensor 66 is rotated at a rotation angle. It is arranged at a corner between the V-phase coil and the W-phase coil.

ホールセンサ62,64,66は、それぞれ信号Hu,Hv,Hwを出力する。信号Hu,Hv,Hwの各々は、ロータの回転に伴なうロータの磁極の変化によってH(論理ハイ)レベルとL(論理ロー)レベルとが切替わる。このようなホールセンサ62,64,66からの信号Hu,Hv,Hwを組合わせることによって、モータ40のロータ位置を検知することができる。   The Hall sensors 62, 64, and 66 output signals Hu, Hv, and Hw, respectively. Each of the signals Hu, Hv, and Hw switches between an H (logic high) level and an L (logic low) level due to a change in the magnetic pole of the rotor accompanying rotation of the rotor. By combining the signals Hu, Hv, Hw from the Hall sensors 62, 64, 66, the rotor position of the motor 40 can be detected.

コントローラ50は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される(いずれも図示せず)。CPUは、ROMに格納されているプログラムをRAM等に展開して実行する。ROMに格納されるプログラムは、コントローラ50の処理方法が記されたプログラムである。   The controller 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output port for inputting / outputting various signals. Not shown). The CPU expands a program stored in the ROM into a RAM or the like and executes the program. The program stored in the ROM is a program in which a processing method of the controller 50 is described.

<コントローラ50の構成>
ホールセンサを用いた120度通電制御では、ホールセンサの出力信号に基づいて、モータのU相コイル、V相コイル及びW相コイルの通電パターンが60度毎(電気角)に切替えられる。モータの各相コイルには、通電パターンに応じた矩形波の電圧が印加される。しかしながら、矩形波は、高調波成分を多く含んでおり、モータの騒音や振動等の原因となる。
<Configuration of controller 50>
In the 120-degree energization control using the Hall sensor, the energization pattern of the U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil of the motor is switched every 60 degrees (electrical angle) based on the output signal of the Hall sensor. A rectangular wave voltage according to the energization pattern is applied to each phase coil of the motor. However, the rectangular wave contains many harmonic components and causes noise and vibration of the motor.

120度通電制御のような矩形波駆動に代わるインバータ制御方式として、ベクトル制御が知られている。ベクトル制御では、光学式エンコーダやレゾルバ等の高分解能を有する回転位置センサを用いて、正弦波の電圧が生成される。これにより、低騒音、低振動の滑らかなモータ駆動が実現される。しかしながら、高分解能を有するセンサは、一般的にコストが高い。また、ベクトル制御は、座標変換や複雑な演算処理が必要であり、演算量が多くなるため、演算能力の高いマイコン等を用いる必要があり、この点でもコストが高くなる。   Vector control is known as an inverter control method that replaces rectangular wave driving such as 120-degree conduction control. In the vector control, a sine-wave voltage is generated using a rotational position sensor having a high resolution, such as an optical encoder or a resolver. As a result, smooth motor driving with low noise and low vibration is realized. However, sensors with high resolution are generally expensive. In addition, vector control requires coordinate transformation and complicated arithmetic processing, and requires a large amount of arithmetic. Therefore, it is necessary to use a microcomputer having a high arithmetic ability, which also increases costs.

そこで、本実施の形態に従うモータ駆動装置1では、高分解能を有する回転位置センサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、低コストで高調波成分を抑制可能なインバータ制御手法が採用される。具体的には、このモータ駆動装置1では、従来の120度通電制御と同様に、コントローラ50は、ホールセンサ62,64,66を用いてモータ40の電気角を60度毎に検知する。また、コントローラ50は、電気角60度毎のインバータ30の出力パターンを生成し、その出力パターンに基づいて矩形波状の電圧指令を生成する。   Therefore, in motor driving device 1 according to the present embodiment, an inverter control method capable of suppressing harmonic components at low cost without using a rotational position sensor having a high resolution or a microcomputer having a high computing capability is employed. Specifically, in the motor drive device 1, the controller 50 detects the electrical angle of the motor 40 every 60 degrees using the Hall sensors 62, 64, and 66, similarly to the conventional 120-degree conduction control. Further, the controller 50 generates an output pattern of the inverter 30 for each electrical angle of 60 degrees, and generates a rectangular wave voltage command based on the output pattern.

そして、この実施の形態に従うモータ駆動装置1では、コントローラ50は、生成された矩形波状の電圧指令に、予め準備された補正係数を乗じることによって、矩形波状の電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。そして、コントローラ50は、正弦波状に補正された電圧指令に基づいてインバータ30のゲート信号G1〜G6を生成し、インバータ30へ出力する。   In motor driving device 1 according to the present embodiment, controller 50 multiplies the generated rectangular wave voltage command by a correction coefficient prepared in advance to convert the rectangular wave voltage command into a sine wave voltage command. to correct. Then, the controller 50 generates gate signals G <b> 1 to G <b> 6 of the inverter 30 based on the voltage command corrected in the sine wave shape and outputs the gate signals G <b> 1 to G <b> 6 to the inverter 30.

このようにして、このモータ駆動装置1では、ベクトル制御を用いることなく、ホールセンサ62,64,66を用いた矩形波制御をベースに正弦波状の電圧指令が生成され、モータ40が駆動される(正弦波駆動)。以下、これらの機能を実現するコントローラ50の構成について詳しく説明する。   In this manner, in the motor driving device 1, a sine-wave voltage command is generated based on the rectangular wave control using the Hall sensors 62, 64, and 66 without using the vector control, and the motor 40 is driven. (Sine wave drive). Hereinafter, the configuration of the controller 50 that realizes these functions will be described in detail.

図2は、図1に示したコントローラ50の速度制御に関する部分の構成を示す機能ブロック図である。図2を参照して、コントローラ50は、信号切替検知部110と、出力パターン生成部112と、速度検出部114と、減算部116と、速度制御部118とを含む。また、コントローラ50は、電圧指令生成部120と、正弦波補正部122と、ゲート信号生成部124とをさらに含む。   FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a portion related to speed control of the controller 50 shown in FIG. Referring to FIG. 2, controller 50 includes a signal switching detection unit 110, an output pattern generation unit 112, a speed detection unit 114, a subtraction unit 116, and a speed control unit 118. The controller 50 further includes a voltage command generation unit 120, a sine wave correction unit 122, and a gate signal generation unit 124.

信号切替検知部110は、ホールセンサ62,64,66の出力信号Hu,Hv,Hwを受け、各信号のH/Lレベルの切替わりを検知する。信号Hu,Hv,Hwの各々の切替わりを検知することによって、モータ40のロータ位置を検知することができる。   The signal switching detection unit 110 receives output signals Hu, Hv, and Hw of the Hall sensors 62, 64, and 66, and detects switching of the H / L level of each signal. By detecting each switching of the signals Hu, Hv, Hw, the rotor position of the motor 40 can be detected.

図3は、ホールセンサ62,64,66の出力信号Hu,Hv,Hwの波形図である。図3を参照して、信号Huは、モータ40のロータの回転に応じて、時刻t1においてHレベルからLレベルに切替わり、時刻t4においてLレベルからHレベルに切替わる。その後、信号Huは、時刻t7において再びHレベルからLレベルに切替わる。   FIG. 3 is a waveform diagram of the output signals Hu, Hv, Hw of the Hall sensors 62, 64, 66. Referring to FIG. 3, signal Hu switches from the H level to the L level at time t1 and switches from the L level to the H level at time t4 according to the rotation of the rotor of motor 40. Thereafter, signal Hu switches from H level to L level again at time t7.

信号Hv,Hwについても、信号Huと同様に、モータ40のロータの回転に応じて信号レベルが切替わる。そして、3つのホールセンサ62,64,66は、電気角で120度毎に配置されているため、信号Hu,Hv,Hwのいずれかの切替わりタイミングは、電気角で60度毎となる。このように、ホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwを組合わせることによって、モータ40の電気角が60度毎に検知される。   Similarly to the signal Hu, the signal levels of the signals Hv and Hw are switched according to the rotation of the rotor of the motor 40. Since the three Hall sensors 62, 64, and 66 are arranged every 120 degrees in electrical angle, the switching timing of any one of the signals Hu, Hv, and Hw is every 60 degrees in electrical angle. Thus, by combining the signals Hu, Hv, Hw of the Hall sensors 62, 64, 66, the electrical angle of the motor 40 is detected every 60 degrees.

再び図2を参照して、出力パターン生成部112は、信号切替検知部110からホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwの切替わりタイミングを受け、その切替わりタイミングに応じたインバータ30の出力パターンを生成する。具体的には、出力パターン生成部112は、信号Hu,Hv,Hwの切替わりタイミング(図3)に応じて切替わる6つのパターンPT1〜PT6を繰り返し生成する。具体的には、たとえば、図3の時刻t1〜t2,t2〜t3,t3〜t4,t4〜t5,t5〜t6,t6〜t7をそれぞれパターンPT1〜PT6とする。時刻t7〜t8,t8〜t9は、それぞれ再びパターンPT1,PT2となる。後述のように、電圧指令生成部120において、この出力パターンに従う矩形波電圧指令が生成される。   Referring to FIG. 2 again, output pattern generation section 112 receives switching timing of signals Hu, Hv, Hw of Hall sensors 62, 64, 66 from signal switching detection section 110, and outputs an inverter corresponding to the switching timing. Generate 30 output patterns. Specifically, the output pattern generation unit 112 repeatedly generates six patterns PT1 to PT6 that are switched according to the switching timing of the signals Hu, Hv, and Hw (FIG. 3). Specifically, for example, the times t1 to t2, t2 to t3, t3 to t4, t4 to t5, t5 to t6, and t6 to t7 in FIG. At times t7 to t8 and t8 to t9, the patterns become the patterns PT1 and PT2, respectively. As will be described later, the voltage command generation section 120 generates a rectangular wave voltage command according to this output pattern.

速度検出部114は、信号切替検知部110からホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwの切替わりタイミングを受け、その切替わりタイミングを用いてモータ40の回転速度を検出する。すなわち、信号Hu,Hv,Hwの隣接する切替わりタイミングの間隔は、電気角で60度毎の時間であるから、信号Hu,Hv,Hwの切替わりタイミングの間隔を計時することによって、モータ40の回転速度を検出することができる。一例として、モータ40が2極モータの場合、速度検出部114は、連続する6つの切替わりタイミングの間隔(ロータ1回転分)を計時し、2πをその計時時間(秒)で除算することによって回転速度(rad/秒)を算出する。   The speed detection unit 114 receives the switching timing of the signals Hu, Hv, and Hw of the Hall sensors 62, 64, and 66 from the signal switching detection unit 110, and detects the rotation speed of the motor 40 using the switching timing. That is, since the interval between the adjacent switching timings of the signals Hu, Hv, Hw is a time every 60 degrees in electrical angle, by measuring the interval between the switching timings of the signals Hu, Hv, Hw, the motor 40 can be measured. Can be detected. As an example, when the motor 40 is a two-pole motor, the speed detection unit 114 measures the interval between six consecutive switching timings (for one rotation of the rotor), and divides 2π by the measured time (seconds). The rotation speed (rad / sec) is calculated.

減算部116は、図示しない上位の制御ユニットから受けるモータ40の速度指令値から、速度検出部114から受ける速度検出値を減算することによって速度偏差を算出し、算出された速度偏差を速度制御部118へ出力する。   The subtraction unit 116 calculates a speed deviation by subtracting the speed detection value received from the speed detection unit 114 from the speed command value of the motor 40 received from a higher-level control unit (not shown), and calculates the speed deviation by using the speed control unit. Output to 118.

速度制御部118は、減算部116から受ける速度偏差を入力として、たとえば比例積分演算を行ない、その演算結果を電圧指令生成部120へ出力する。すなわち、速度制御部118は、速度指令値と速度検出値との偏差に基づく速度フィードバック(FB)制御を実行する。   Speed controller 118 performs, for example, a proportional-integral operation with the speed deviation received from subtractor 116 as an input, and outputs the operation result to voltage command generator 120. That is, the speed control unit 118 executes the speed feedback (FB) control based on the deviation between the speed command value and the detected speed value.

電圧指令生成部120は、出力パターン生成部112により生成される出力パターンと、速度制御部118の出力とに基づいて、矩形波状の電圧指令(以下「矩形波電圧指令」と称する。)を生成する。具体的には、電圧指令生成部120は、各相コイルの通電が電気角で180度毎に切替わり、かつ、相間の通電パターンが互いに120度ずれた矩形波電圧指令を生成する。この矩形波電圧指令は、従来の180度通電制御において生成される矩形波電圧指令と同等である。矩形波電圧指令の大きさは、速度制御部118の出力に応じて調整される。   The voltage command generator 120 generates a rectangular wave voltage command (hereinafter, referred to as a “rectangular wave voltage command”) based on the output pattern generated by the output pattern generator 112 and the output of the speed controller 118. I do. Specifically, the voltage command generation unit 120 generates a rectangular wave voltage command in which the energization of each phase coil is switched every 180 electrical degrees and the energization patterns between the phases are shifted from each other by 120 degrees. This rectangular wave voltage command is equivalent to the rectangular wave voltage command generated in the conventional 180-degree energization control. The magnitude of the rectangular wave voltage command is adjusted according to the output of the speed control unit 118.

なお、実際の演算としては、電圧指令生成部120は、出力パターン生成部112からモータ40の回転に応じてパターンPT1〜PT6を順次受ける。また、電圧指令生成部120は、速度制御部118からその演算結果を受ける。そして、電圧指令生成部120は、パターンPT1〜PT6毎に通電パターンが切替わる上記の矩形波電圧指令を生成する。生成される矩形波電圧指令の波形については、後ほど図4において説明する。   As an actual calculation, the voltage command generation unit 120 sequentially receives the patterns PT1 to PT6 from the output pattern generation unit 112 according to the rotation of the motor 40. Further, voltage command generation section 120 receives the calculation result from speed control section 118. Then, the voltage command generation unit 120 generates the above-described rectangular wave voltage command in which the energization pattern is switched for each of the patterns PT1 to PT6. The generated waveform of the rectangular wave voltage command will be described later with reference to FIG.

正弦波補正部122は、矩形波を正弦波に補正するための補正係数を用いて、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。具体的には、U,V,W各相の矩形波を正弦波に補正するための補正係数が、パターンPT1〜PT6毎にマップとして予め準備されてROMに記憶されている。そして、正弦波補正部122は、パターンPT1〜PT6に応じて補正係数マップから補正係数を取得し、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令に補正係数を乗算することによって、U,V,W各相の矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。   The sine wave correction unit 122 corrects the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 into a sine wave voltage command using a correction coefficient for correcting a rectangular wave to a sine wave. Specifically, a correction coefficient for correcting the rectangular wave of each phase of U, V, and W into a sine wave is prepared in advance as a map for each of the patterns PT1 to PT6 and stored in the ROM. Then, the sine wave correction unit 122 obtains a correction coefficient from the correction coefficient map according to the patterns PT1 to PT6, and multiplies the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 by the correction coefficient to obtain U, The rectangular wave voltage command of each phase of V and W is corrected to a sinusoidal voltage command.

図4は、電圧指令生成部120により生成される矩形波電圧指令、及び正弦波補正部122による補正後の正弦波状の電圧指令を示す波形図である。図4において、U+は、U相上アームがオンすることによってU相コイルに正方向に印加される電圧を示し、U−は、U相下アームがオンすることによってU相コイルに負方向に印加される電圧を示す。V+,W+,V−,W−についても、U+,U−と同様である。点線は、電圧指令生成部120により生成される矩形波電圧指令を示し、実線は、正弦波補正部122により補正された正弦波状の電圧指令を示す。   FIG. 4 is a waveform diagram illustrating a rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 and a sine wave voltage command corrected by the sine wave correction unit 122. In FIG. 4, U + indicates a voltage applied to the U-phase coil in the positive direction when the U-phase upper arm is turned on, and U− indicates a voltage applied to the U-phase coil in the negative direction when the U-phase lower arm is turned on. Indicates the applied voltage. V +, W +, V- and W- are the same as U + and U-. A dotted line indicates a rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120, and a solid line indicates a sine wave voltage command corrected by the sine wave correction unit 122.

図4を参照して、電圧指令生成部120は、パターンPT1〜PT3においてU相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンPT4〜PT6においてU相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、U相矩形波電圧指令を生成する。また、電圧指令生成部120は、パターンPT3〜PT5においてV相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンPT1,PT2,PT6においてV相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、V相矩形波電圧指令を生成する。さらに、電圧指令生成部120は、パターンPT1,PT5,PT6においてW相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンPT2〜PT4においてW相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、W相矩形波電圧指令を生成する。なお、各相矩形波電圧指令の大きさは、速度制御部118(図2)の出力に応じて調整される。   Referring to FIG. 4, voltage command generating section 120 outputs a positive-direction rectangular wave voltage to U-phase coil in patterns PT1 to PT3, and outputs a negative-direction rectangular wave voltage to U-phase coil in patterns PT4 to PT6. To generate a U-phase rectangular wave voltage command. Further, voltage command generating section 120 outputs a positive-direction rectangular wave voltage to the V-phase coil in patterns PT3 to PT5, and outputs a negative-direction rectangular wave voltage to the V-phase coil in patterns PT1, PT2, and PT6. Then, a V-phase rectangular wave voltage command is generated. Further, voltage command generating section 120 outputs a rectangular wave voltage in the positive direction to the W-phase coil in patterns PT1, PT5, and PT6, and outputs a rectangular wave voltage in the negative direction to the W-phase coil in patterns PT2 to PT4. Then, a W-phase rectangular wave voltage command is generated. Note that the magnitude of each phase rectangular wave voltage command is adjusted according to the output of the speed control unit 118 (FIG. 2).

正弦波補正部122は、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令に、矩形波を正弦波に補正するための補正係数を乗じることによって、図示されるように、矩形波状の電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する。   The sine wave correction unit 122 multiplies the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 by a correction coefficient for correcting the square wave to a sine wave, as shown in FIG. Is corrected to a sinusoidal voltage command.

図5は、正弦波補正部122において用いられる補正係数のマップの一例を示す図である。図5とともに図4を参照して、パターンPT1では、U相矩形波電圧指令に対して、この区間でsin0〜sin(π/3)まで連続的に変化する補正係数がU相矩形波電圧指令に乗算される(図4のU+参照)。また、V相矩形波電圧指令に対しては、この区間でsin(4π/3)〜sin(5π/3)まで連続的に変化する補正係数がV相矩形波電圧指令に乗算され(図4のV−参照)、W相矩形波電圧指令に対しては、この区間でsin(2π/3)〜sinπまで連続的に変化する補正係数がW相矩形波電圧指令に乗算される(図4のW+参照)。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a map of correction coefficients used in the sine wave correction unit 122. With reference to FIG. 5 and FIG. 4, in the pattern PT <b> 1, in response to the U-phase rectangular wave voltage command, a correction coefficient that continuously changes from sin0 to sin (π / 3) in this section is set to the U-phase rectangular wave voltage command. (See U + in FIG. 4). The V-phase rectangular wave voltage command is multiplied by a correction coefficient that continuously changes from sin (4π / 3) to sin (5π / 3) in this section (FIG. 4). V-), the W-phase rectangular wave voltage command is multiplied by a correction coefficient that continuously changes from sin (2π / 3) to sinπ in this section (FIG. 4). W +).

ここで、変化に要する時間については、前回のパターンの時間が用いられる。具体的には、図4を参照して、たとえば、時刻t11〜t12のパターンPT1では、その前区間の時刻t10〜時刻t11の時間Δt0を用いて、パターンPT1における補正係数が求められる。パターンPT1の時間は、実際には時間Δt1であるところ、パターンPT1における補正係数を演算する際には、その前区間の時間Δt0を用いて補正係数が求められる。前区間からの速度変化は小さくΔt1≒Δt0として、パターンPT1における補正係数をパターンPT1の開始時点(時刻t11)において求めることができる。このため、この実施の形態では、ホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwの切替わり時間が算出され、その直後のパターンにおける補正係数の算出に用いられる。   Here, as the time required for the change, the time of the previous pattern is used. Specifically, referring to FIG. 4, for example, in pattern PT1 at times t11 to t12, the correction coefficient in pattern PT1 is obtained using time Δt0 from time t10 to time t11 in the preceding section. Although the time of the pattern PT1 is actually the time Δt1, when calculating the correction coefficient in the pattern PT1, the correction coefficient is obtained using the time Δt0 of the previous section. Assuming that the speed change from the preceding section is small, Δt1 ≒ Δt0, the correction coefficient in the pattern PT1 can be obtained at the start of the pattern PT1 (time t11). For this reason, in this embodiment, the switching time of the signals Hu, Hv, Hw of the Hall sensors 62, 64, 66 is calculated, and is used for calculating the correction coefficient in the pattern immediately after that.

同様にして、たとえば、時刻t12〜t13のパターンPT2では、その前区間のパターンPT1の時間Δt1(時刻t11〜t12)を用いて、パターンPT2における補正係数が求められ、矩形波電圧指令が補正される。このように、図5に示されるマップと、ホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwの切替わり時間とに基づいて、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正することができる(図4)。   Similarly, for example, in pattern PT2 from time t12 to t13, a correction coefficient in pattern PT2 is obtained using time Δt1 (time t11 to t12) of pattern PT1 in the previous section, and the rectangular wave voltage command is corrected. You. As described above, the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generator 120 is sine based on the map shown in FIG. 5 and the switching time of the signals Hu, Hv, Hw of the Hall sensors 62, 64, 66. It can be corrected to a wavy voltage command (FIG. 4).

再び図2を参照して、ゲート信号生成部124は、正弦波補正部122により正弦波状に補正されたU,V,W各相電圧指令に基づいて、インバータ30のスイッチング素子Sw1〜Sw6を駆動するためのゲート信号G1〜G6を生成する。詳細には説明しないが、ゲート信号生成部124は、たとえば、公知のPWM手法を用いることによって、U,V,W各相電圧指令からスイッチング素子Sw1〜Sw6を駆動するためのゲート信号G1〜G6を生成することができる。   Referring to FIG. 2 again, gate signal generating section 124 drives switching elements Sw1 to Sw6 of inverter 30 based on the U, V, and W phase voltage commands corrected in the sine wave form by sine wave correcting section 122. To generate gate signals G1 to G6. Although not described in detail, the gate signal generation unit 124 uses, for example, a well-known PWM method to generate the gate signals G1 to G6 for driving the switching elements Sw1 to Sw6 from the U, V, and W phase voltage commands. Can be generated.

なお、参考までに、図6は、従来の120度通電制御における電圧指令の波形図である。図6を参照して、120度通電制御では、パターンPT1〜PT2においてU相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンPT4〜PT5においてU相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、U相矩形波電圧指令が生成される。また、パターンPT3〜PT4においてV相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンPT1,PT6においてV相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、V相矩形波電圧指令が生成される。さらに、パターンPT5,PT6においてW相コイルに正方向の矩形波電圧が出力され、パターンPT2,PT3においてW相コイルに負方向の矩形波電圧が出力されるように、W相矩形波電圧指令が生成される。そして、図6に示される通電パターンに従って、インバータ30のスイッチング素子Sw1〜Sw6がオン/オフ駆動される。   For reference, FIG. 6 is a waveform diagram of a voltage command in the conventional 120-degree conduction control. Referring to FIG. 6, in the 120-degree conduction control, a rectangular wave voltage in the positive direction is output to the U-phase coil in patterns PT1 to PT2, and a rectangular wave voltage in the negative direction is output to the U-phase coil in patterns PT4 to PT5. Thus, the U-phase rectangular wave voltage command is generated. Also, the V-phase rectangular wave voltage command is output such that a positive-direction rectangular wave voltage is output to the V-phase coil in the patterns PT3 to PT4, and a negative-direction rectangular wave voltage is output to the V-phase coil in the patterns PT1 and PT6. Generated. Further, the W-phase rectangular wave voltage command is output such that a positive-direction rectangular wave voltage is output to the W-phase coil in the patterns PT5 and PT6, and a negative-direction rectangular wave voltage is output to the W-phase coil in the patterns PT2 and PT3. Generated. Then, switching elements Sw1 to Sw6 of inverter 30 are turned on / off in accordance with the energization pattern shown in FIG.

図7は、コントローラ50により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。図7を参照して、コントローラ50は、ホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwを取得する(ステップS10)。そして、コントローラ50は、取得された信号Hu,Hv,Hwの各々についてH/Lレベルの切替わりを検知する(ステップS15)。信号Hu,Hv,Hwの各々の切替わりを検知することによって、モータ40の電気角が60度毎に検知される。   FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by the controller 50. Referring to FIG. 7, controller 50 obtains signals Hu, Hv, Hw of Hall sensors 62, 64, 66 (step S10). Then, the controller 50 detects switching of the H / L level for each of the acquired signals Hu, Hv, and Hw (Step S15). By detecting each switching of the signals Hu, Hv, Hw, the electric angle of the motor 40 is detected every 60 degrees.

そして、コントローラ50は、信号Hu,Hv,Hwの切替わりに応じた出力パターン(パターンPT1〜PT6)を生成する(ステップS20)。さらに、コントローラ50は、信号Hu,Hv,Hwの切替わり時間を算出する(ステップS30)。この切替わり時間は、次のステップS40においてモータ40の回転速度を検出する際に用いられ、また、後述のステップS70において、図5に示した補正係数マップを用いて矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正する際にも用いられる。   Then, the controller 50 generates an output pattern (patterns PT1 to PT6) according to the switching of the signals Hu, Hv, Hw (Step S20). Further, the controller 50 calculates the switching time of the signals Hu, Hv, Hw (Step S30). This switching time is used when detecting the rotation speed of the motor 40 in the next step S40, and in step S70 described later, the rectangular wave voltage command is converted into a sine wave using the correction coefficient map shown in FIG. It is also used when correcting to the voltage command of.

次いで、コントローラ50は、モータ40のロータの回転速度を検出する(ステップS40)。信号Hu,Hv,Hwの切替わりから電気角が分かるので、信号Hu,Hv,Hwの切替わり時間からロータの回転速度を算出することができる。   Next, the controller 50 detects the rotation speed of the rotor of the motor 40 (Step S40). Since the electrical angle is known from the switching of the signals Hu, Hv, Hw, the rotation speed of the rotor can be calculated from the switching time of the signals Hu, Hv, Hw.

そして、コントローラ50は、モータ40の回転速度を速度指令値に調整するための速度制御を実行する(ステップS50)。具体的には、コントローラ50は、速度指令値と速度検出値との偏差に基づく速度フィードバック制御を実行し、矩形波電圧指令の大きさを調整するための操作量を生成する。   Then, the controller 50 executes speed control for adjusting the rotation speed of the motor 40 to the speed command value (Step S50). Specifically, the controller 50 executes speed feedback control based on a deviation between the speed command value and the speed detection value, and generates an operation amount for adjusting the magnitude of the rectangular wave voltage command.

次いで、コントローラ50は、ステップS20において生成された出力パターンに基づいて、矩形波電圧指令(図4の点線)を生成する(ステップS60)。なお、コントローラ50は、ステップS50において実行される速度制御の操作量によって、速度偏差が小さくなる方向に矩形波電圧指令の大きさを調整する。   Next, the controller 50 generates a rectangular wave voltage command (dotted line in FIG. 4) based on the output pattern generated in Step S20 (Step S60). In addition, the controller 50 adjusts the magnitude of the rectangular wave voltage command in a direction in which the speed deviation decreases in accordance with the operation amount of the speed control executed in step S50.

さらに、コントローラ50は、生成された矩形波電圧指令を、図5に示した補正係数マップを用いて正弦波状の電圧指令に補正する(ステップS70)。ここで、あるパターン(たとえばパターンPT2)における補正係数の変化に要する時間には、そのパターンの前のパターン(パターンPT1)の時間が用いられる。これにより、ホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwの切替わりに応じてパターンが移行するタイミングで、移行後のパターンにおける補正係数の変化を求めることができる。   Further, the controller 50 corrects the generated rectangular wave voltage command into a sinusoidal voltage command using the correction coefficient map shown in FIG. 5 (Step S70). Here, as the time required for changing the correction coefficient in a certain pattern (for example, pattern PT2), the time of the pattern (pattern PT1) before that pattern is used. Thereby, at the timing when the pattern shifts according to the switching of the signals Hu, Hv, Hw of the Hall sensors 62, 64, 66, the change of the correction coefficient in the pattern after the shift can be obtained.

そして、コントローラ50は、正弦波状に補正された電圧指令に基づいて、インバータ30のスイッチング素子Sw1〜Sw6をそれぞれ駆動するためのゲート信号G1〜G6を生成し、生成されたゲート信号G1〜G6をインバータ30へ出力する(ステップS80)。なお、ゲート信号G1〜G6は、公知のPWM手法を用いて電圧指令から生成することができる。   Then, the controller 50 generates gate signals G1 to G6 for driving the switching elements Sw1 to Sw6 of the inverter 30 based on the sine-wave corrected voltage command, and generates the gate signals G1 to G6. Output to the inverter 30 (step S80). The gate signals G1 to G6 can be generated from a voltage command using a known PWM method.

図8は、本実施の形態による制御手法を適用した場合の処理時間と、比較例としてベクトル制御を適用した場合の処理時間との比較結果の一例を示す図である。なお、前者の処理時間は、ホールセンサ62,64,66の出力信号を取得してから(図7のステップS10)電圧指令の補正が行なわれるまで(図7のステップS70)の時間とし、後者の処理時間は、モータの電気角が取得されてから、座標変換、電流制御、座標逆変換、PWM処理までの時間とした。いずれの場合も、同一の処理速度を有する同一のコントローラを用いて処理時間を計測しており、ハードウェアの性能差による処理時間の差はない。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a comparison result between the processing time when the control method according to the present embodiment is applied and the processing time when vector control is applied as a comparative example. Note that the former processing time is the time from when the output signals of the Hall sensors 62, 64, and 66 are obtained (Step S10 in FIG. 7) to when the voltage command is corrected (Step S70 in FIG. 7). Is the time from the acquisition of the electric angle of the motor to the coordinate conversion, current control, coordinate reverse conversion, and PWM processing. In each case, the processing time is measured using the same controller having the same processing speed, and there is no difference in processing time due to a difference in hardware performance.

図8を参照して、ベクトル制御を用いた場合の処理時間は47.20μ秒であったのに対し、本実施の形態による制御手法を用いた場合の処理時間は16.84μ秒であった。このことから、本手法は、ベクトル制御を用いる場合のような演算能力の高いマイコンを用いることなく、また、光学式エンコーダやレゾルバ等の高分解能を有する回転位置センサも用いることなく、正弦波状の電圧指令を生成して高調波が抑制されたモータ制御を実現することができる。   Referring to FIG. 8, the processing time when using the vector control was 47.20 μsec, whereas the processing time when using the control method according to the present embodiment was 16.84 μsec. . For this reason, the present method uses a sinusoidal waveform without the use of a microcomputer having a high computing capability as in the case of using vector control, and without using a high-resolution rotational position sensor such as an optical encoder or a resolver. By generating a voltage command, it is possible to realize motor control in which harmonics are suppressed.

以上のように、この実施の形態においては、電気角60度毎の出力パターンに基づいて生成される矩形波電圧指令が、予め準備される補正係数を用いて正弦波状の電圧指令に補正される。正弦波状の電圧指令に基づいてインバータ30が制御されるので、従来の120度矩形波制御のような高調波成分が抑制され、モータ40の騒音や振動等が抑制される。また、ベクトル制御方式のような、高分解能を有するセンサや演算能力の高いマイコン等を用いることなく、補正係数を用いた簡易な手法で正弦波状の電圧指令を生成することができる。したがって、この実施の形態によれば、低コストで高調波成分を抑制可能なモータ駆動装置を実現することができる。   As described above, in this embodiment, the rectangular wave voltage command generated based on the output pattern for every 60 electrical degrees is corrected to a sinusoidal voltage command using a correction coefficient prepared in advance. . Since the inverter 30 is controlled based on the sinusoidal voltage command, harmonic components such as the conventional 120-degree rectangular wave control are suppressed, and noise and vibration of the motor 40 are suppressed. In addition, a sine-wave voltage command can be generated by a simple method using a correction coefficient without using a sensor having a high resolution, a microcomputer having a high calculation capability, or the like as in the vector control method. Therefore, according to this embodiment, it is possible to realize a motor drive device capable of suppressing harmonic components at low cost.

[変形例]
上記の実施の形態では、補正係数を用いて矩形波電圧指令を正弦波状の電圧指令に補正するものとしたが、正弦波に代えて三角波状の電圧指令に補正してもよい。このような電圧指令によっても、矩形波駆動の場合と比べて高調波を抑制することができる。また、三角波は正弦波よりも波形が単純であるので、電圧指令の補正を行なう際の演算処理量やメモリ占有率等をさらに軽減し得る。
[Modification]
In the above embodiment, the rectangular wave voltage command is corrected to the sine wave voltage command using the correction coefficient. However, the voltage command may be corrected to the triangular wave voltage command instead of the sine wave. Even with such a voltage command, harmonics can be suppressed as compared with the case of the rectangular wave drive. Further, since the triangular wave has a simpler waveform than the sine wave, it is possible to further reduce the amount of arithmetic processing, memory occupancy, and the like when correcting the voltage command.

この変形例では、特に図示しないが、図2に示した正弦波補正部122に代えて、三角波補正部が設けられる。三角波補正部は、矩形波を三角波に補正するための補正係数を用いて、電圧指令生成部120(図2)により生成された矩形波電圧指令を三角波状の電圧指令に補正する。具体的には、U,V,W各相の矩形波を三角波に補正するための補正係数が、パターンPT1〜PT6毎にマップとして予め準備されてROMに記憶されている。そして、三角波補正部は、パターンPT1〜PT6に応じて補正係数マップから補正係数を取得し、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令に補正係数を乗算することによって、U,V,W各相の矩形波電圧指令を三角波状の電圧指令に補正する。   In this modification, although not particularly shown, a triangular wave correction unit is provided instead of the sine wave correction unit 122 shown in FIG. The triangular wave correction unit corrects the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 (FIG. 2) into a triangular wave voltage command using a correction coefficient for correcting a rectangular wave to a triangular wave. Specifically, a correction coefficient for correcting the rectangular wave of each phase of U, V, and W into a triangular wave is prepared in advance as a map for each of the patterns PT1 to PT6 and stored in the ROM. Then, the triangular wave correction unit obtains a correction coefficient from the correction coefficient map according to the patterns PT1 to PT6, and multiplies the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 by the correction coefficient, thereby obtaining U, V, The rectangular wave voltage command of each phase of W is corrected to a triangular wave voltage command.

図9は、この変形例における電圧指令生成部120により生成される矩形波電圧指令、及び三角波補正部による補正後の三角波状の電圧指令を示す波形図である。この図9においても、図4と同様に、点線は、電圧指令生成部120により生成される矩形波電圧指令を示し、実線は、三角波補正部により補正された三角波状の電圧指令を示す。   FIG. 9 is a waveform diagram illustrating a rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 and a triangular wave voltage command corrected by the triangular wave correction unit in this modification. In FIG. 9, as in FIG. 4, the dotted line indicates a rectangular wave voltage command generated by the voltage command generator 120, and the solid line indicates a triangular wave voltage command corrected by the triangular wave corrector.

図9を参照して、三角波補正部は、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令に、矩形波を三角波に補正するための補正係数を乗じることによって、図示されるように、矩形波状の電圧指令を三角波状の電圧指令に補正する。   Referring to FIG. 9, the triangular wave correction unit multiplies the rectangular wave voltage command generated by voltage command generation unit 120 by a correction coefficient for correcting a rectangular wave to a triangular wave, as shown in FIG. The wavy voltage command is corrected to a triangular wave voltage command.

図10は、三角波補正部において用いられる補正係数のマップの一例を示す図である。図10とともに図9を参照して、パターンPT1では、U相矩形波電圧指令に対して、この区間で0〜0.67(2/3)まで連続的に変化する補正係数がU相矩形波電圧指令に乗算される(図9のU+参照)。また、V相矩形波電圧指令に対しては、この区間で−0.67(−2/3)〜−1〜−0.67(−2/3)まで連続的に変化する補正係数がV相矩形波電圧指令に乗算され(図9のV−参照)、W相矩形波電圧指令に対しては、この区間で0.67(2/3)〜0まで連続的に変化する補正係数がW相矩形波電圧指令に乗算される(図9のW+参照)。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a map of correction coefficients used in the triangular wave correction unit. Referring to FIG. 9 together with FIG. 10, in pattern PT1, a correction coefficient that continuously changes from 0 to 0.67 (2/3) in this section with respect to the U-phase rectangular wave voltage command The voltage command is multiplied (see U + in FIG. 9). In addition, for the V-phase rectangular wave voltage command, a correction coefficient that continuously changes from −0.67 (− /) to −1 to −0.67 (− /) in this section is V. The phase-coefficient rectangular wave voltage command is multiplied (see V- in FIG. 9), and for the W-phase rectangular wave voltage command, a correction coefficient that continuously changes from 0.67 (2/3) to 0 in this section. The W-phase rectangular wave voltage command is multiplied (see W + in FIG. 9).

変化に要する時間については、上記の実施の形態と同様に、前回のパターンの時間が用いられる。このように、図10に示されるマップと、ホールセンサ62,64,66の信号Hu,Hv,Hwの切替わり時間とに基づいて、電圧指令生成部120により生成された矩形波電圧指令を三角波状の電圧指令に補正することができる(図9)。   As for the time required for the change, the time of the previous pattern is used as in the above embodiment. As described above, the rectangular wave voltage command generated by the voltage command generation unit 120 is triangulated based on the map shown in FIG. 10 and the switching time of the signals Hu, Hv, Hw of the Hall sensors 62, 64, 66. It can be corrected to a wavy voltage command (FIG. 9).

以上のように、この変形例によっても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。また、三角波の生成は、正弦波の生成よりも簡易であるので、正弦波に補正する上記の実施の形態よりも、コントローラ50のメモリ占有率等をさらに軽減することができる。   As described above, according to this modified example, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, since the generation of the triangular wave is simpler than the generation of the sine wave, the memory occupancy of the controller 50 and the like can be further reduced as compared with the above embodiment in which the sine wave is corrected.

なお、上記の実施の形態及び変形例では、ホールセンサ62,64,66を用いてモータ40のロータ位置が60度毎(電気角)に検知されるものとしたが、ホールセンサ62,64,66を用いずにモータ40のロータ位置を推定してもよい(センサレス)。たとえば、公知のセンサレス通電制御のように、モータ40の各相コイルに生じる誘起電圧を検出することによってロータ位置を推定してもよい。   In the above-described embodiment and modifications, the rotor position of the motor 40 is detected at every 60 degrees (electrical angle) using the Hall sensors 62, 64, and 66. The rotor position of the motor 40 may be estimated without using the sensor 66 (sensorless). For example, the rotor position may be estimated by detecting an induced voltage generated in each phase coil of the motor 40 as in known sensorless energization control.

また、上記の実施の形態及び変形例では、速度指令値と速度検出値との偏差に基づく速度制御を行なうものとしたが、インバータ30の直流側(入力側)の電流を検出し、電流指令値との偏差に基づく電流制御を行なってもよい。この場合、電流指令値と電流検出値との偏差を入力として、たとえば比例積分演算を行ない、その演算結果を電圧指令生成部120へ出力するようにしてもよい。   Further, in the above embodiment and the modified example, the speed control based on the deviation between the speed command value and the speed detection value is performed. However, the current on the DC side (input side) of the inverter 30 is detected and the current command is detected. Current control based on the deviation from the value may be performed. In this case, for example, a proportional-integral operation may be performed by using a deviation between the current instruction value and the current detection value as an input, and the operation result may be output to the voltage instruction generation unit 120.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 モータ駆動装置、10 直流電源、20 キャパシタ、30 インバータ、40 モータ、50 コントローラ、62,64,66 ホールセンサ、110 信号切替検出部、112 出力パターン生成部、114 速度検出部、116 減算部、118 速度制御部、120 電圧指令生成部、122 正弦波補正部、124 ゲート信号生成部。   Reference Signs List 1 motor drive device, 10 DC power supply, 20 capacitor, 30 inverter, 40 motor, 50 controller, 62, 64, 66 Hall sensor, 110 signal switching detection unit, 112 output pattern generation unit, 114 speed detection unit, 116 subtraction unit, 118 speed control unit, 120 voltage command generation unit, 122 sine wave correction unit, 124 gate signal generation unit.

Claims (4)

モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータのロータ位置を所定の回転角毎に検知するための位置検知手段と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記位置検知手段の検知信号に従って前記インバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記検知信号に従って前記所定の回転角毎の前記インバータの出力パターンを生成し、
前記出力パターンに基づいて生成される矩形波状の前記インバータの出力指令を、予め準備された補正係数を用いて正弦波状又は三角波状の出力指令に補正し、
補正された前記出力指令に基づいて前記インバータを制御する、モータ駆動装置。
A motor driving device for driving a motor,
Position detection means for detecting the rotor position of the motor for each predetermined rotation angle,
An inverter that drives the motor;
A control device for controlling the inverter according to a detection signal of the position detection means,
The control device includes:
Generating an output pattern of the inverter for each of the predetermined rotation angles according to the detection signal;
The output command of the rectangular wave inverter generated based on the output pattern is corrected to a sine wave or triangular wave output command using a correction coefficient prepared in advance,
A motor drive device that controls the inverter based on the corrected output command.
前記補正係数は、前記出力パターン毎に準備され、
前記制御装置は、
前記所定の回転角毎に切替わる前記位置検知手段の出力の切替わり時間を取得し、
前記出力パターンのうちの第1のパターンにおいて取得された前記切替わり時間と、前記第1のパターンに続く第2のパターンにおける前記補正係数とに基づいて、前記第2のパターンにおける前記出力指令を補正する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
The correction coefficient is prepared for each of the output patterns,
The control device includes:
Acquiring the switching time of the output of the position detecting means that switches at every predetermined rotation angle,
Based on the switching time acquired in a first pattern of the output patterns and the correction coefficient in a second pattern following the first pattern, the output command in the second pattern is The motor drive device according to claim 1, wherein the correction is performed.
前記制御装置は、
前記出力パターン及び前記モータの回転速度に基づいて前記インバータの矩形波電圧指令を生成し、
前記出力パターン毎に前記矩形波電圧指令に前記補正係数を乗算することによって、正弦波状又は三角波状の前記インバータの電圧指令を生成する、請求項1又は請求項2に記載のモータ駆動装置。
The control device includes:
Generate a rectangular wave voltage command of the inverter based on the output pattern and the rotation speed of the motor,
The motor drive device according to claim 1, wherein a sine-wave or triangular-wave voltage command for the inverter is generated by multiplying the rectangular wave voltage command by the correction coefficient for each of the output patterns.
前記位置検知手段は、複数のホールセンサを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ駆動装置。   4. The motor drive device according to claim 1, wherein the position detection unit includes a plurality of Hall sensors. 5.
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