JP2021112060A - モータ駆動制御装置およびモータ駆動制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、1シャント電流検出方式において、2相のコイルのうちの一方の電流を検出できないときに、過去に検出した電流からインバータ回路の出力電流を推定(再現)する装置が記載されている。
特に、2相のコイルの電流検出タイミングが接近する場合、2相目のコイルの電流を検出できないという問題が生じうる。
複数のスイッチング素子を有し、モータの3相のコイルに交流電力を供給するインバータ回路を含むモータ駆動部と、
前記インバータ回路の直流ラインに接続され、前記直流ラインに流れる電流を検出する単一の電流検出回路と、
前記電流検出回路にて検出した前記電流のアナログデジタル変換処理を実行して取り込み、前記モータ駆動部をPWM制御する制御回路部と、
を備え、
前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の半周期において3相のコイルのうちの2相のコイルの電流である第1の電流および第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、同一のPWM周期内または次回以降のPWM周期内でアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する。
前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の前半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、次のPWM周期の前半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行することが好ましい。
前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の後半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、次のPWM周期の後半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行することが好ましい。
前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の後半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、次のPWM周期の前半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行することが好ましい。
前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の前半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、同一のPWM周期の後半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行することが好ましい。
前記制御回路部は、
アナログデジタル変換処理ができなかった前記電流のアナログデジタル変換処理に再度失敗したとき、次以降のPWM周期においてアナログデジタル変換処理に再度失敗した電流のみの検出結果の再取得およびアナログデジタル変換処理を繰り返すことが好ましい。
前記制御回路部は、
アナログデジタル変換処理が所定回数以上失敗した場合、あらためて、1つのPWM周期の半周期において前記第1の電流および前記第2の電流の両方の検出結果を取得することが好ましい。
1つのPWM周期の半周期において3相のコイルのうちの2相のコイルの電流である第1の電流および第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流のアナログデジタル変換処理を実行し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、同一のPWM周期内または次回以降のPWM周期内でアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する。
モータ駆動制御装置1は、モータ駆動部2および制御回路部4を備えている。
モータ駆動部2は、インバータ回路2aと、プリドライブ回路2bと、単一の電流検出回路2cと、を備えている。
なお、位置検出センサは、ホール素子に限定されるものではなく、また、モータ駆動制御装置1は、位置検出センサを有さないセンサレス方式でもよい。
PWM生成回路42は、駆動制御信号Sdをモータ駆動部2に出力し、モータ駆動部2をPWM制御する。
その後、タイミング生成回路43は、タイミング信号Stをベクトル制御部41に出力すると、ベクトル制御部41は、3相の電流値と回転角センサ情報とからベクトル制御を行い、PWM生成回路42の通電の大きさを計算する。
図2(a)に示すように、セクタ2において、PWM_UHはPWMオンデューティがほぼ100%であり、PWM_VHはPWMオンデューティがほぼ0%であるので、これに対応して、図2(b)に示すように、スイッチング素子Q1をオンにする出力信号Vuhは、オン期間が長く、スイッチング素子Q3をオンにする出力信号Vvhは、オン期間が短い。また、図2(a)に示すように、セクタ2において、PWM_WHのPWMオンデューティは、PWM_UHとWM_VHのPWMオンデューティとの中間であるので、これに対応して、図2(b)に示すように、スイッチング素子Q5をオンにする出力信号Vwhは、VuhとVvhとの中間のオン期間の長さを有する。なお、図2(b)において、スイッチング素子Q2,Q4,Q6をオンにする出力信号Vul,Vvl,Vwlは、それぞれ、出力信号Vuh,Vvh,Vwhと相補的になっている。
このように、公知の電流取得方法では、1つのPWM周期の前半もしくは後半の半周期にセクタごとに決められた2相のコイルの電流を取得し、残りの1相のコイルの電流を計算で求める。
図3は、制御回路部4が、1つのPWM周期の半周期(本例では、前半の半周期)において、電流検出回路2cにおいて検出した2相のコイルの電流(本例では、第1の電流(−Iu)および第2の電流(Iw))の検出結果を取得し、取得した2相の電流の検出結果のアナログデジタル変換処理を実行して、電流を取り込む際のタイミングチャートを示している。
図3において、上から、(a)PWMタイマカウンタの出力設定、(b)PWM波形、(c)電流取り込みタイミング、(d)2相のコイル電流のAD変換処理に成功した状態およびその時の電流取り込み状態、(e)1相のコイル電流のAD変換処理に失敗した状態およびその時の電流取り込み状態を示す。なお、電流取り込み状態とは、制御回路部4において、電流検出回路2cより取得した検出電流のAD変換処理を実行した結果としての電流の取り込み状態を意味する。
次のPWM周期においても同様に、時刻t11で第1の電流(−Iu)の検出結果を取得し、AD変換処理が成功すれば、時刻t11aで電流取り込み状態のフラグを設定し、時刻t12で第2の電流(Iw)の検出結果を取得し、AD変換処理が成功すれば、時刻t12aで電流取り込み状態のフラグを設定し、時刻t13で第3の電流(Iv)を計算する。
この電流取り込み動作を、各PWM周期において実行する。
図3(e)に示すように、時刻t1において、第1の電流(−Iu)の検出結果を取得し、第1の電流(−Iu)のAD変換処理が開始される。時刻t1aにおいてAD変換処理が成功して終了すると、電流取り込み状態のフラグを設定する。ここで、第1の電流(−Iu)のAD変換処理が終了する時刻t1aは、取得した第2の電流(Iw)の検出結果に基づく第2の電流(Iw)のAD変換処理が開始される時刻t2より遅い。それゆえ、第2の電流(Iw)のAD変換処理が開始できず、第2の電流(Iw)のAD変換処理に失敗する。よって、第2の電流(Iw)に関しては、次のPWM周期において第2の電流(Iw)の検出結果を再取得し、再取得した第2の電流(Iw)の検出結果のAD変換処理を再度実行する。なお、第1の電流(−Iu)はAD変換処理が成功しているため、第1の電流(−Iu)のデジタル値を記憶し、次のPWM周期では、第1の電流(−Iu)の検出結果は取得しない。
特に、2相のコイルの電流検出タイミングが接近して、一方の相の電流のAD変換処理に失敗したとしても、推定した電流値を用いることなく、計測した電流値を用いるため、高い精度を達成することができる。
ただし、1つのセクタ内において、第2の電流(Iw)のAD変換処理が所定回数以上失敗した場合、あらためて、1つのPWM周期の半周期において、第1の電流(−Iu)および第2の電流(Iw)の両方の検出結果を取得するように、最初の段階に戻ることが好ましい。
第1の例として、第1の電流および第2の電流の両方のAD変換処理が成功した場合を説明する。
ステップS2において、第1の電流(−Iu)の検出結果を取得する。
ステップS3において、第1の電流のAD変換処理を実行する。
ステップS2、S3は、図3(c)(d)の時刻t1における動作に対応する。すなわち、時刻t1において、タイミング生成回路43が、トリガ信号Tr1をアナログデジタル変換器44に出力すると、アナログデジタル変換器44は、電流検出回路2cによって検出された第1の電流の検出結果を取得し、第1の電流のAD変換処理を実行する。
ステップS5において、第1の電流取り込み状態のフラグをメモリ内に設定する。
ステップS6において、第1の電流(−Iu)をメモリ内に記憶する。
ステップS4〜S6は、図3(d)の時刻t1aにおける動作に対応する。
ステップS8において、第2の電流(Iw)の検出結果を取得する。
ステップS9において、第2の電流のAD変換処理を実行する。
ステップS8、S9は、図3(c)(d)の時刻t2における動作に対応する。すなわち、時刻t2において、タイミング生成回路43がトリガ信号Tr1をアナログデジタル変換器44に出力すると、アナログデジタル変換器44は、電流検出回路2cによって検出された第2の電流の検出結果を取得し、第2の電流のAD変換処理を実行する。
ステップS11において、第2の電流取り込み状態のフラグをメモリ内に設定する。
ステップS12において、第2の電流(Iw)をメモリ内に記憶する。
ステップS10〜S12は、図3(d)の時刻t2aにおける動作に対応する。
ステップS16において、第1の電流取り込み状態のフラグをクリアする。
ステップS17において、第2の電流取り込み状態のフラグをクリアする。
ステップS15〜17は、図3(d)の時刻t3における動作に対応する。すなわち、時刻t3において、タイミング生成回路43がトリガ信号Tr2をアナログデジタル変換器44に出力すると、アナログデジタル変換器44は、第3の電流を計算し、第1〜第3の電流をアナログデジタル変換したデジタル電圧信号Vmdをベクトル制御部41に出力する。
ステップS10において、第2の電流のAD変換処理が失敗した場合(No)、ステップS13に進む。
ステップS13において、第1の電流取り込み状態のフラグが設定されているので(Yes)、ステップS14に進む。
ステップS14において、第2の電流取り込み状態のフラグが設定されていないので(No)、ステップS1に戻る。
ステップS7において、第2の電流取り込み状態のフラグが設定されていないので(No)、ステップS8に進む。
ステップS8において、第2の電流(Iw)の検出結果を取得する。
ステップS9において、第2の電流のAD変換処理を実行する。
ステップS8、S9は、図3(c)(e)の時刻t12における動作に対応する。
ステップS11において、第2の電流取り込み状態のフラグをメモリ内に設定する。
ステップS12において、第2の電流(Iw)をメモリ内に記憶する。
ステップS10〜S12は、図3(e)の時刻t12aにおける動作に対応する。
ステップS14において、第2の電流取り込み状態のフラグが設定されているので(Yes)、ステップS15に進む。
ステップS16において、第1の電流取り込み状態のフラグをクリアする。
ステップS17において、第2の電流取り込み(電流の取り込みに失敗)状態のフラグをクリアする。
ステップS15〜17は、図3(d)の時刻t13における動作に対応する。
ステップS4において、第1の電流のAD変換処理が失敗した場合(No)、ステップS7に進む。
ステップS7〜S12は、第1の例のステップS7〜S12と同一である。
ステップS13において、第1の電流取り込み状態のフラグが設定されていないので(No)、ステップS1に戻る。
ステップS4において、第1の電流のAD変換処理が成功したかを判断し、成功した場合(Yes)、ステップS5に進む。
ステップS5において、第1の電流取り込み状態のフラグをメモリ内に設定する。
ステップS6において、第1の電流(−Iu)をメモリ内に記憶する。
ステップS7において、第2の電流取り込み状態のフラグが設定されているので(Yes)、ステップS13に進む。
ステップS14において、第2の電流取り込み状態のフラグが設定されているので(Yes)、ステップS15に進む。
ステップS15において、今回のPWM周期において取り込んだ第1の電流(−Iu)および前回のPWM周期において取り込んだ第2の電流(Iw)から、第3の電流(Iv=−Iu−Iw)を計算する。
ステップS16において、第1の電流取り込み状態のフラグをクリアする。
ステップS17において、第2の電流取り込み状態のフラグをクリアする。
例えば、本発明は、空間ベクトル変調方式に限定されるものではなく、例えば、三角波比較方式でもよい。また、モータ駆動制御装置1の構成は図1の構成に限定されない。図4に示したフローチャートも具体例であって、これに限定されず、他の処理の挿入、処理手順の変更、平行的な処理の実行などが行われてもよい。
Claims (8)
- 複数のスイッチング素子を有し、モータの3相のコイルに交流電力を供給するインバータ回路を含むモータ駆動部と、
前記インバータ回路の直流ラインに接続され、前記直流ラインに流れる電流を検出する単一の電流検出回路と、
前記電流検出回路にて検出した前記電流のアナログデジタル変換処理を実行して取り込み、前記モータ駆動部をPWM制御する制御回路部と、
を備えるモータ駆動制御装置であって、
前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の半周期において3相のコイルのうちの2相のコイルの電流である第1の電流および第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、同一のPWM周期内または次回以降のPWM周期内でアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する、
モータ駆動制御装置。 - 前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の前半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、次のPWM周期の前半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する、
請求項1に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の後半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、次のPWM周期の後半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する、
請求項1に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の後半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、次のPWM周期の前半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する、
請求項1に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記制御回路部は、
前記電流検出回路から、1つのPWM周期の前半において前記第1の電流および前記第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、同一のPWM周期の後半においてアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する、
請求項1に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記制御回路部は、
アナログデジタル変換処理ができなかった前記電流のアナログデジタル変換処理に再度失敗したとき、次以降のPWM周期においてアナログデジタル変換処理に再度失敗した電流のみの検出結果の再取得およびアナログデジタル変換処理を繰り返す、
請求項1から5のいずれかに記載のモータ駆動制御装置。 - 前記制御回路部は、
アナログデジタル変換処理が所定回数以上失敗した場合、あらためて、1つのPWM周期の半周期において前記第1の電流および前記第2の電流の両方の検出結果を取得する、
請求項6に記載のモータ駆動制御装置。 - 複数のスイッチング素子を有し、モータの3相のコイルに交流電力を供給するインバータ回路を含むモータ駆動部をPWM制御するためのモータ駆動制御方法であって、
1つのPWM周期の半周期において3相のコイルのうちの2相のコイルの電流である第1の電流および第2の電流の検出結果を取得し、
前記第1の電流および前記第2の電流のアナログデジタル変換処理を実行し、
前記第1の電流および前記第2の電流の少なくとも一方のアナログデジタル変換処理に失敗したとき、同一のPWM周期内または次回以降のPWM周期内でアナログデジタル変換処理に失敗した電流のみの検出結果を再度取得し、再度取得した検出電流のアナログデジタル変換処理を実行する、
モータ駆動制御方法。
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