JP2021197778A - Motor control device and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は直流(DC)モータの制御技術に関し、特に、ホールIC等のセンシング素子や、ロータリーエンコーダ、タコジェネレータなどの回転検出部材を使用することなく、モータ回転数や回転方向等の検出を行うモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a control technique for a direct current (DC) motor, and in particular, detects the motor rotation speed, rotation direction, etc. without using a sensing element such as a hall IC or a rotation detection member such as a rotary encoder or a tacho generator. The present invention relates to a motor control device and a motor control method.
ブラシ付きDCモータのモータ電流(電機子電流)は、ブラシと接触する整流子片が切り替わると、モータ巻線のインダクタンスに応じた傾きで立ち上がり、その後、電源電圧と逆起電圧との差に応じて変化する。すなわち、モータ電流は一定の値ではなく、モータ回転位置に対応した脈動(リップル)を伴っている。そこで、従来より、ブラシ付きDCモータの動作制御に際し、その回転数や回転角度を検出する手法として、ブラシと整流子片の接触が切り替わる際に生じる電流リップルを利用した所謂センサレスポジショニングが知られている。 The motor current (armature current) of a DC motor with a brush rises with an inclination according to the inductance of the motor winding when the commutator piece in contact with the brush is switched, and then depends on the difference between the power supply voltage and the countercurrent voltage. Will change. That is, the motor current is not a constant value, but is accompanied by a pulsation (ripple) corresponding to the motor rotation position. Therefore, conventionally, as a method for detecting the rotation speed and rotation angle of a DC motor with a brush, so-called sensorless positioning using the current ripple generated when the contact between the brush and the commutator piece is switched has been known. There is.
このようなセンサレス制御を行うモータとして、たとえば、特許文献1には、ブラシと整流子片の接触が切り替わる際に生じる電流リップルを利用してモータの回転数を検出する直流モータが記載されている。また、特許文献2には、通常のモータ電流そのものから電流リップル成分を抽出してリップルパルスを生成し、モータ回転数等の検出を行うモータ制御装置が記載されている
As a motor that performs such sensorless control, for example,
ところが、特許文献2のようなモータ制御装置においても、モータ使用初期の頃は比較的きれいなリップルパルスが得られるが、部品摩耗等の経年劣化や周辺環境の変化(以下、経年劣化等と略記する)により、モータ電流に歪みやスパイクノイズが含まれるようになると、これらの不要な波形によって誤パルスを出力してしまうおそれがある。例えば、図14に示した特許文献2中のノイズ除去処理では、ハイパスフィルタ61を通った信号Aと原信号Bとの差Cを取り、原信号中の高周波ノイズを除去している。しかしながら、図15(a)のように、モータ電流中に歪み成分やスパイクノイズが含まれるようになると、原信号Bにも図15(b)のように歪みやノイズが含まれてくる。
However, even in a motor control device as in
この場合、図15(c)に示すように、ハイパスフィルタ61を通った信号Aは信号Bに対して位相が進むため、両者の差を取っても、歪み成分やスパイクノイズをうまく除去できなくなる。このため、図15(d)のように、図14の処理を経て出力される信号にも歪みやスパイク成分の影響が残り、誤パルスが発生してしまう懸念がある。その結果、モータ回転数や回転角度等について誤認識が生じ、モータの制御精度が低下するおそれがある。
In this case, as shown in FIG. 15 (c), since the signal A that has passed through the high-
本発明の目的は、センサレス制御モータにおける経年劣化等によるリップル検出精度の低下を防止し、モータ制御精度の向上を図ることにある。 An object of the present invention is to prevent a decrease in ripple detection accuracy due to deterioration over time in a sensorless control motor, and to improve the motor control accuracy.
本発明のモータ制御装置は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出し、前記電流リップルを矩形波信号として出力するリップルパルス変換部を有するモータ制御装置であって、前記リップルパルス変換部は、前記電機子電流を検出し、その変化を電圧変化信号として出力する電流検出部と、前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力する第1平滑部と、前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力する利得調整部と、前記調整信号VCAからノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出し、リップル成分信号S0を出力するリップル検出部と、を備え、前記リップル検出部は、前記調整信号VCAからノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ前記調整信号VCAの位相を調整する位相補正部を有することを特徴とする。 The motor control device of the present invention is a motor control device having a ripple pulse conversion unit that detects a current ripple contained in an armature current of a DC motor and outputs the current ripple as a rectangular wave signal, and the ripple pulse conversion. The unit consists of a current detection unit that detects the armature current and outputs the change as a voltage change signal, and a first unit that extracts a current ripple component and a noise component from the voltage change signal and comprises a current ripple component and a noise component. A first smoothing unit that outputs a smoothing signal S1, a gain adjusting unit that adjusts the amplitude of the first smoothing signal S1 and outputs an adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform, and a noise component from the adjustment signal VCA. The ripple detection unit includes a ripple detection unit that removes the current ripple component and outputs the ripple component signal S0, and the ripple detection unit includes a high-pass filter that extracts noise components from the adjustment signal VCA and the high-pass filter. It is characterized by having a phase correction unit provided in parallel and adjusting the phase of the adjustment signal VCA.
本発明の他のモータ制御装置は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出し、前記電流リップルを矩形波信号として出力するリップルパルス変換部を有するモータ制御装置であって、前記リップルパルス変換部は、前記電機子電流を検出し、その変化を電圧変化信号として出力する電流検出部と、前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力する第1平滑部と、前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力する利得調整部と、前記調整信号VCAの歪みを矯正し、一定の中心値を有する均一振幅の第2平滑信号S2を出力する第2平滑部と、前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出し、リップル成分信号S0を出力するリップル検出部と、を備え、前記リップル検出部は、前記第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ前記第2平滑信号S2の位相を調整する位相補正部を有することを特徴とする。 The other motor control device of the present invention is a motor control device having a ripple pulse converter that detects a current ripple contained in an armature current of a DC motor and outputs the current ripple as a rectangular wave signal. The pulse conversion unit consists of a current detection unit that detects the armature current and outputs the change as a voltage change signal, and extracts a current ripple component and a noise component from the voltage change signal, and comprises a current ripple component and a noise component. The first smoothing unit that outputs the first smoothing signal S1, the gain adjusting unit that adjusts the amplitude of the first smoothing signal S1 and outputs the adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform, and the adjustment signal VCA. A second smoothing portion that corrects distortion and outputs a second smoothing signal S2 having a constant center value and a uniform amplitude, and a ripple component by removing a noise component from the second smoothing signal S2 and extracting only a current ripple component. A ripple detection unit that outputs a signal S0 is provided, and the ripple detection unit includes a high-pass filter that extracts a noise component from the second smoothing signal S2, and a high-pass filter that is provided in parallel with the high-pass filter and that is the second smoothing signal S2. It is characterized by having a phase correction unit for adjusting the phase.
本発明にあっては、モータ制御装置に、電流検出部、第1平滑部、利得調整部、リップル検出部、あるいは、さらに利得調整部とリップル検出部の間に第2平滑部、を備えたリップルパルス変換部を設け、モータ電流中から電流リップルをデジタル信号化して抽出しモータの制御を行う。その際、リップル検出部に、利得調整部から出力される調整信号VCA、又は、第2平滑部から出力される第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、調整信号VCA、又は、第2平滑信号S2の位相を調整する位相補正部を設け、調整信号VCAや第2平滑信号S2とハイパスフィルタ処理後の信号との位相差を調整する。これにより、経年劣化等により、電機子電流に歪み成分やスパイク成分が含まれるようになっても、調整信号VCAや第2平滑信号S2からハイパスフィルタによって歪み等を含むノイズ成分を抽出し、抽出したノイズ成分と元波形に基づいて、不要なノイズ成分を除去して必要な波形のみを抽出する。その結果、歪み成分等によって波形が崩れたリップル成分信号S0が生成されるのを抑えることができ、誤パルス出力の懸念がない波形のリップル成分信号S0がリップル検出部から出力される。 In the present invention, the motor control device is provided with a current detection unit, a first smoothing unit, a gain adjusting unit, a ripple detecting unit, or a second smoothing unit between the gain adjusting unit and the ripple detecting unit. A ripple pulse conversion unit is provided, and the current ripple is converted into a digital signal from the motor current and extracted to control the motor. At that time, the ripple detection unit has a high-pass filter that extracts noise components from the adjustment signal VCA output from the gain adjustment unit or the second smoothing signal S2 output from the second smoothing unit, and the adjustment signal VCA or the adjustment signal VCA. A phase correction unit for adjusting the phase of the second smoothing signal S2 is provided, and the phase difference between the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 and the signal after high-pass filter processing is adjusted. As a result, even if the armature current contains distortion components and spike components due to deterioration over time, noise components including distortion are extracted from the adjustment signal VCA and the second smoothing signal S2 using a high-pass filter. Based on the generated noise component and the original waveform, unnecessary noise component is removed and only the necessary waveform is extracted. As a result, it is possible to suppress the generation of the ripple component signal S0 whose waveform is distorted due to the distortion component or the like, and the ripple component signal S0 having a waveform without fear of erroneous pulse output is output from the ripple detection unit.
前記モータ制御装置において、前記位相補正部により、調整信号VCA又は前記第2平滑信号S2と前記ハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正するようにしても良い。また、前記リップル検出部に、前記ハイパスフィルタを通った信号と前記位相補正部を通った信号との差分を取ることにより、調整信号VCA又は前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去する差動増幅部を設けても良い。なお、前記リップル検出部に、前記リップル成分信号S0をデジタル信号に変換するデジタル信号変換部をさらに設けることも可能である。 In the motor control device, the phase correction unit may correct the phase shift that occurs between the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 and the signal that has passed through the high-pass filter. Further, a differential that removes a noise component from the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 by taking the difference between the signal that has passed through the high-pass filter and the signal that has passed through the phase correction unit in the ripple detection unit. An amplification unit may be provided. It is also possible to further provide the ripple detection unit with a digital signal conversion unit that converts the ripple component signal S0 into a digital signal.
一方、本発明のモータ制御方法は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出し、前記電流リップルから生成したパルス信号に基づいて前記直流モータの動作制御を行うモータ制御方法であって、前記電機子電流を検知し、その変化を電圧変化信号として出力し、前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力し、前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力し、前記調整信号VCAからノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力し、ハイパスフィルタを用いて前記調整信号VCAからノイズ成分を抽出すると共に、前記調整信号VCAと前記ハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、位相が補正された前記信号と前記ハイパスフィルタを通った信号とに基づいて、前記調整信号VCAからノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力することを特徴とする。 On the other hand, the motor control method of the present invention is a motor control method that detects a current ripple included in the armature current of a DC motor and controls the operation of the DC motor based on a pulse signal generated from the current ripple. , The armature current is detected, the change is output as a voltage change signal, the current ripple component and the noise component are extracted from the voltage change signal, and the first smoothing signal S1 composed of the current ripple component and the noise component is output. , The amplitude of the first smoothing signal S1 is adjusted, the adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform is output, the noise component is removed from the adjustment signal VCA, and only the current ripple component is extracted to extract the ripple component signal S0. Is output, a noise component is extracted from the adjustment signal VCA using the high-pass filter, and a signal corrected for the phase shift generated between the adjustment signal VCA and the signal passing through the high-pass filter is generated to generate a phase. Based on the corrected signal and the signal passed through the high-pass filter, the noise component is removed from the adjustment signal VCA, only the current ripple component is extracted, and the ripple component signal S0 is output.
また、本発明のモータ制御方法は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出し、前記電流リップルから生成したパルス信号に基づいて前記直流モータの動作制御を行うモータ制御方法であって、前記電機子電流を検知し、その変化を電圧変化信号として出力し、前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力し、前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力し、前記調整信号VCAの歪みを矯正し、一定の中心値を有する均一振幅の第2平滑信号S2を出力し、前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力し、ハイパスフィルタを用いて前記第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出すると共に、前記第2平滑信号S2と前記ハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、位相が補正された前記信号と前記ハイパスフィルタを通った信号とに基づいて、前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力することを特徴とする。 Further, the motor control method of the present invention is a motor control method that detects a current ripple contained in an armature current of a DC motor and controls the operation of the DC motor based on a pulse signal generated from the current ripple. , The armature current is detected, the change is output as a voltage change signal, the current ripple component and the noise component are extracted from the voltage change signal, and the first smoothing signal S1 composed of the current ripple component and the noise component is output. , The amplitude of the first smoothing signal S1 is adjusted, the adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform is output, the distortion of the adjustment signal VCA is corrected, and the second smoothing of the uniform amplitude having a constant center value is performed. The signal S2 is output, the noise component is removed from the second smoothing signal S2, only the current ripple component is extracted, the ripple component signal S0 is output, and the noise component is extracted from the second smoothing signal S2 using a high-pass filter. At the same time, a signal corrected for the phase shift generated between the second smoothing signal S2 and the signal passed through the high-pass filter is generated, and the phase-corrected signal and the signal passed through the high-pass filter are combined. Based on this, it is characterized in that the noise component is removed from the second smoothing signal S2, only the current ripple component is extracted, and the ripple component signal S0 is output.
本発明にあっては、電流検出ステップ、第1平滑化ステップ、利得調整ステップ、リップル検出ステップの各ステップ、あるいは、さらに利得調整ステップとリップル検出ステップの間に第2平滑化ステップを実施することにより、モータ電流中から電流リップルをデジタル信号化して抽出しモータの制御を行う。その際、リップル検出ステップでは、利得調整ステップにて出力される調整信号VCA、又は、第2平滑部ステップにて出力される第2平滑信号S2からハイパスフィルタを用いてノイズ成分を抽出すると共に、調整信号VCA、又は、第2平滑信号S2とハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、調整信号VCAや第2平滑信号S2とハイパスフィルタ処理後の信号との位相差を調整する。そして、位相が補正された信号とハイパスフィルタを通った信号とに基づいて、調整信号VCAや第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出する。これにより、経年劣化等により、電機子電流に歪み成分やスパイク成分が含まれるようになっても、調整信号VCAや第2平滑信号S2からハイパスフィルタによって歪み等を含むノイズ成分を抽出し、抽出したノイズ成分と元波形に基づいて、不要なノイズ成分を除去して必要な波形のみを抽出する。その結果、歪み成分等によって波形が崩れたリップル成分信号S0が生成されるのを抑えることができ、誤パルス出力の懸念がない波形のリップル成分信号S0がリップル検出部から出力される。 In the present invention, each step of the current detection step, the first smoothing step, the gain adjustment step, the ripple detection step, or further, the second smoothing step is performed between the gain adjustment step and the ripple detection step. The current ripple is converted into a digital signal from the motor current and extracted to control the motor. At that time, in the ripple detection step, a noise component is extracted from the adjustment signal VCA output in the gain adjustment step or the second smoothing signal S2 output in the second smoothing section step using a high-pass filter, and at the same time. A signal that corrects the phase shift that occurs between the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 and the signal that has passed through the high-pass filter is generated, and the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 and the signal after high-pass filter processing are generated. Adjust the phase difference with. Then, based on the phase-corrected signal and the signal that has passed through the high-pass filter, the noise component is removed from the adjustment signal VCA and the second smoothing signal S2, and only the current ripple component is extracted. As a result, even if the armature current contains distortion components and spike components due to deterioration over time, noise components including distortion are extracted from the adjustment signal VCA and the second smoothing signal S2 using a high-pass filter. Based on the generated noise component and the original waveform, unnecessary noise component is removed and only the necessary waveform is extracted. As a result, it is possible to suppress the generation of the ripple component signal S0 whose waveform is distorted due to the distortion component or the like, and the ripple component signal S0 having a waveform without fear of erroneous pulse output is output from the ripple detection unit.
本発明のモータ制御装置によれば、電流検出部、第1平滑部、利得調整部、リップル検出部を備えたリップルパルス変換部を有し、モータ電流中から電流リップルをデジタル信号化して抽出しモータの制御を行うモータ制御装置にて、リップル検出部に、利得調整部から出力される調整信号VCAからノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、調整信号VCAの位相を調整する位相補正部を設けたので、調整信号VCAとハイパスフィルタ処理後の信号との間の位相差を調整することができ、経年劣化等により、電機子電流に歪み成分やスパイク成分が含まれるようになっても、リップル検出部において、歪み等を含む不要なノイズ成分を除去し必要な波形のみを抽出することが可能となる。これにより、リップル検出部にて歪み成分等によって波形が崩れたリップル成分信号S0が生成されるのを抑えることができ、誤パルス出力の懸念がない波形のリップル成分信号S0をリップル検出部から出力することが可能となる。その結果、経年劣化等の影響によるリップル検出精度の低下を防止でき、モータ制御精度を向上させることが可能となる。 According to the motor control device of the present invention, it has a ripple pulse conversion unit including a current detection unit, a first smoothing unit, a gain adjustment unit, and a ripple detection unit, and a current ripple is digitized and extracted from the motor current. In the motor control device that controls the motor, the ripple detection unit is provided with a high-pass filter that extracts noise components from the adjustment signal VCA output from the gain adjustment unit and a phase correction unit that adjusts the phase of the adjustment signal VCA. Therefore, the phase difference between the adjustment signal VCA and the signal after high-pass filter processing can be adjusted, and ripple detection is possible even if the armature current contains distortion components or spike components due to deterioration over time. In the section, it is possible to remove unnecessary noise components including distortion and extract only the necessary waveform. As a result, it is possible to suppress the generation of the ripple component signal S0 whose waveform is distorted due to the distortion component or the like in the ripple detection unit, and the ripple component signal S0 having a waveform without fear of erroneous pulse output is output from the ripple detection unit. It becomes possible to do. As a result, it is possible to prevent a decrease in the ripple detection accuracy due to the influence of aging deterioration and the like, and it is possible to improve the motor control accuracy.
また、本発明の他のモータ制御装置によれば、電流検出部、第1平滑部、利得調整部、第2平滑部、リップル検出部を備えたリップルパルス変換部を有し、モータ電流中から電流リップルをデジタル信号化して抽出しモータの制御を行うモータ制御装置にて、リップル検出部に、第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、第2平滑信号S2の位相を調整する位相補正部を設けたので、第2平滑信号S2とハイパスフィルタ処理後の信号との間の位相差を調整することができ、経年劣化等により、電機子電流に歪み成分やスパイク成分が含まれるようになっても、リップル検出部において、歪み等を含む不要なノイズ成分を除去し必要な波形のみを抽出することが可能となる。これにより、リップル検出部にて歪み成分等によって波形が崩れたリップル成分信号S0が生成されるのを抑えることができ、誤パルス出力の懸念がない波形のリップル成分信号S0をリップル検出部から出力することが可能となる。その結果、経年劣化等の影響によるリップル検出精度の低下を防止でき、モータ制御精度を向上させることが可能となる。 Further, according to another motor control device of the present invention, it has a ripple pulse conversion unit including a current detection unit, a first smoothing unit, a gain adjustment unit, a second smoothing unit, and a ripple detection unit, and is used in the motor current. In the motor control device that controls the motor by converting the current ripple into a digital signal and controlling the motor, the ripple detection unit adjusts the phase of the high-pass filter that extracts the noise component from the second smoothing signal S2 and the phase of the second smoothing signal S2. Since the phase correction unit is provided, the phase difference between the second smoothing signal S2 and the signal after high-pass filter processing can be adjusted, and the armature current contains distortion components and spike components due to aging deterioration and the like. Even so, the ripple detection unit can remove unnecessary noise components including distortion and extract only the necessary waveform. As a result, it is possible to suppress the generation of the ripple component signal S0 whose waveform is distorted due to the distortion component or the like in the ripple detection unit, and the ripple component signal S0 having a waveform without fear of erroneous pulse output is output from the ripple detection unit. It becomes possible to do. As a result, it is possible to prevent a decrease in the ripple detection accuracy due to the influence of aging deterioration and the like, and it is possible to improve the motor control accuracy.
一方、本発明のモータ制御方法によれば、電流検出ステップ、第1平滑化ステップ、利得調整ステップ、リップル検出ステップを備え、各ステップを実施することにより、モータ電流中から電流リップルをデジタル信号化して抽出しモータの制御を行うモータ制御方法におけるリップル検出ステップにて、利得調整ステップにて出力される調整信号VCAからハイパスフィルタを用いてノイズ成分を抽出すると共に、調整信号VCAとハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、調整信号VCAとハイパスフィルタ処理後の信号との位相差を調整するようにしたので、調整信号VCAとハイパスフィルタ処理後の信号との間の位相差を調整することができ、経年劣化等により、電機子電流に歪み成分やスパイク成分が含まれるようになっても、リップル検出ステップにおいて、歪み等を含む不要なノイズ成分を除去し必要な波形のみを抽出することが可能となる。これにより、リップル検出ステップにて歪み成分等によって波形が崩れたリップル成分信号S0が生成されるのを抑えることができ、誤パルス出力の懸念がない波形のリップル成分信号S0を生成することが可能となる。その結果、経年劣化等の影響によるリップル検出精度の低下を防止でき、モータ制御精度を向上させることが可能となる。 On the other hand, according to the motor control method of the present invention, a current detection step, a first smoothing step, a gain adjustment step, and a ripple detection step are provided, and by carrying out each step, the current ripple is converted into a digital signal from the motor current. In the ripple detection step in the motor control method that controls the motor by extracting the noise component from the adjustment signal VCA output in the gain adjustment step, the noise component is extracted using the high-pass filter and passed through the adjustment signal VCA and the high-pass filter. A signal that corrects the phase shift that occurs between the signal and the signal is generated, and the phase difference between the adjustment signal VCA and the signal after high-pass filter processing is adjusted. Therefore, the adjustment signal VCA and the signal after high-pass filter processing are adjusted. Even if the armature current contains distortion components and spike components due to deterioration over time, unnecessary noise components including distortion can be removed in the ripple detection step. It is possible to remove and extract only the necessary waveform. As a result, it is possible to suppress the generation of the ripple component signal S0 whose waveform is distorted due to the distortion component or the like in the ripple detection step, and it is possible to generate the ripple component signal S0 having a waveform without fear of erroneous pulse output. It becomes. As a result, it is possible to prevent a decrease in the ripple detection accuracy due to the influence of aging deterioration and the like, and it is possible to improve the motor control accuracy.
また、本発明の他のモータ制御方法によれば、電流検出ステップ、第1平滑化ステップ、利得調整ステップ、第2平滑化ステップ、リップル検出ステップを備え、各ステップを実施することにより、モータ電流中から電流リップルをデジタル信号化して抽出しモータの制御を行うモータ制御方法におけるリップル検出ステップにて、第2平滑信号S2からハイパスフィルタを用いてノイズ成分を抽出すると共に、第2平滑信号S2とハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、第2平滑信号S2とハイパスフィルタ処理後の信号との位相差を調整するようにしたので、第2平滑信号S2とハイパスフィルタ処理後の信号との間の位相差を調整することができ、経年劣化等により、電機子電流に歪み成分やスパイク成分が含まれるようになっても、リップル検出ステップにおいて、歪み等を含む不要なノイズ成分を除去し必要な波形のみを抽出することが可能となる。これにより、リップル検出ステップにて歪み成分等によって波形が崩れたリップル成分信号S0が生成されるのを抑えることができ、誤パルス出力の懸念がない波形のリップル成分信号S0を生成することが可能となる。その結果、経年劣化等の影響によるリップル検出精度の低下を防止でき、モータ制御精度を向上させることが可能となる。 Further, according to another motor control method of the present invention, a current detection step, a first smoothing step, a gain adjustment step, a second smoothing step, and a ripple detection step are provided, and by carrying out each step, the motor current is generated. In the ripple detection step in the motor control method in which the current ripple is converted into a digital signal and extracted from the inside to control the motor, the noise component is extracted from the second smoothing signal S2 using a high-pass filter, and the second smoothing signal S2 A signal that corrects the phase shift that occurs between the signal that has passed through the high-pass filter is generated, and the phase difference between the second smoothing signal S2 and the signal that has been processed by the high-pass filter is adjusted. The phase difference between S2 and the signal after high-pass filter processing can be adjusted, and even if the armature current contains distortion components and spike components due to deterioration over time, distortion occurs in the ripple detection step. It is possible to remove unnecessary noise components including, etc., and extract only the necessary waveform. As a result, it is possible to suppress the generation of the ripple component signal S0 whose waveform is distorted due to the distortion component or the like in the ripple detection step, and it is possible to generate the ripple component signal S0 having a waveform without fear of erroneous pulse output. It becomes. As a result, it is possible to prevent a decrease in the ripple detection accuracy due to the influence of aging deterioration and the like, and it is possible to improve the motor control accuracy.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態1であるモータ制御装置1の構成を示すブロック図である。モータ制御装置1は、例えば、自動車のパワーウインド(開閉体)の駆動源として用いられる直流モータの動作制御に適用され、モータ電流(電機子電流)に含まれる電流リップルを、ホールIC等を用いることなく抽出し、矩形波の形で出力し、モータの回転数や回転方向等を算出する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
モータ制御装置1にはリップルパルス変換部10が設けられており、本発明の電流リップル検出方法は、このリップルパルス変換部10によって実施される。リップルパルス変換部10は、電源2からブラシ付きDC(直流)モータ3(以下、モータ3と略記する)に電力を供給する電源ライン4上に配置される。電源ライン4にはシャント抵抗5が設けられており、リップルパルス変換部10は、シャント抵抗5の前後(電源2側とモータ3側)に接続される。
The
図1に示すように、リップルパルス変換部10は、シャント抵抗5側から順に、電流検出部11、第1平滑回路ブロック(第1平滑部:信号平滑部)12、利得調整部13、第2平滑回路ブロック(第2平滑部)14、リップル検出部15、及び、デジタル信号変換部16の各機能ブロックから構成されている。リップルパルス変換部10においては、電流検出部11は、シャント抵抗5の前後の電圧差(電圧降下)を検出してモータ駆動電流を検知する一方、その変化を電圧変化信号として出力する。この電圧変化信号は、第1平滑回路ブロック12以下の各機能ブロックに送られ(利得調整部13→第2平滑回路ブロック14→リップル検出部15)、電圧変化信号から電流リップル成分のみが抽出される。そして、抽出された電流リップル成分は、デジタル信号変換部16によって、エンコーダ出力相当のパルス信号に変換されて出力され、このパルス信号に基づいてモータ3の回転数が検出される。
As shown in FIG. 1, the ripple
以下、リップルパルス変換部10における各機能ブロックでの処理について順を追って説明する。前述のように、電流検出部11では、シャント抵抗5の前後の電圧差を捉え、それを電圧変化信号として出力する(電流検出ステップ)。図2は、電流検出部11からの出力信号の一例である。電流検出部11では、電源電圧に基づくバイアス電圧Voff1を基準として、シャント抵抗5の前後の電圧差が差動増幅された形で出力される。図2に示すように、電圧変化信号には、ノイズ成分と電流リップル成分が含まれた状態となっており、電流検出部11からはこの状態の電圧信号が出力され、第1平滑回路ブロック12に送られる。
Hereinafter, the processing in each functional block in the ripple
第1平滑回路ブロック12には、第1制御電圧(CV:Control Voltage)発生回路21と、第1変動成分平滑回路22が設けられており、図2の電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出する(第1平滑化ステップ)。図3は第1制御電圧発生回路21における処理を示す説明図、図4は第1変動成分平滑回路22における処理を示す説明図である。第1制御電圧発生回路21は、ローパスフィルタ23を用いることにより、電流検出部11より入力された電圧変化信号(図2)から、電流リップル成分の中心値をモータ駆動電流の変化成分として抽出し(図3のfv(t))、第1制御電圧CV1として出力する(第1制御電圧発生ステップ)。
The first
この場合、リップル波形の傾きは、モータのインダクタンスと、ブラシが整流子片を跨ぐときの電流変化との関係で決まる。このため、fv(t)を抽出するためのローパスフィルタ23のカットオフ周波数fc1は、モータインダクタンスによる周波数成分とモータロック時のリップル周波数成分との間で、モータ仕様や設置条件等を勘案して適宜決定される。第1制御電圧発生回路21にて抽出された第1制御電圧CV1は、第1変動成分平滑回路22や利得調整部13に出力される。
In this case, the slope of the ripple waveform is determined by the relationship between the inductance of the motor and the current change when the brush straddles the commutator piece. Therefore, the cutoff frequency fc1 of the low-
第1変動成分平滑回路22では、電流検出部11で得られた電圧変化信号から、第1制御電圧発生回路21にて求めた第1制御電圧CV1を用いて電流リップル成分(+ノイズ成分)を抽出する。すなわち、図2の電圧変化信号(図4(a))と、第1制御電圧CV1(図4(c))の差分を取ることにより、電圧変化信号からモータ駆動電流の変動分(変化成分)を取り除き、電流リップル成分(+ノイズ成分)を抽出する(図4(e))。
In the first variable
また、第1変動成分平滑回路22では、図4(b),(d)に示すように、バイアス電圧Vref1,Vref2を用いて、電圧変化信号と第1制御電圧CV1との電圧レベル(波形の高さ)が合わされる。これにより、電流リップル成分とノイズ成分のみが抽出され、図4(e)のような第1平滑信号S1が出力される(第1変動成分平滑化ステップ)。図4(e)に示すように、第1平滑信号S1は、波形の中心レベルが一定化されているため、その後の波形成形処理が容易となり、その確実性も向上する。
Further, in the first variable
図4(e)に示すように、第1変動成分平滑回路22によって得られた信号は、モータ電流の変化による振幅変化を伴っている。そこで、次に、利得調整部13により、図4(e)の信号を均一の振れ幅の信号に波形成形する(利得調整ステップ)。利得調整部13には、CV反転回路(制御電圧反転回路)24と、自動利得調整回路25が設けられており、図5はCV反転回路24おける処理を示す説明図、図6は自動利得調整回路25における処理を示す説明図である。利得調整部13では、CV反転回路24によって反転された逆位相の反転第1制御電圧CV1’と、第1変動成分平滑回路22からの第1平滑信号S1により図6(c)のような調整信号VCAが作成される。
As shown in FIG. 4 (e), the signal obtained by the first variable
図5に示すように、CV反転回路24では、第1制御電圧発生回路21から入力された第1制御電圧CV1の上下が反転され、反転第1制御電圧CV1’が出力される(制御電圧反転ステップ)。自動利得調整回路25は、第1平滑信号S1に対し、反転第1制御電圧CV1’を掛け合わせることにより、第1平滑信号S1の振幅を均一化する。すなわち、第1平滑信号S1と、第1制御電圧CV1とは波形が上下反対の反転第1制御電圧CV1’とを掛け合わせることにより、振れ幅の大きい部位には小さな電圧、小さい部位には大きな電圧がそれぞれ掛けられ、図6(c)のように振幅が均一化された調整信号VCAが出力される(利得調整ステップ)。これにより、電流リップル成分のレベルが均一化され、波形処理の確実性が向上する。
As shown in FIG. 5, in the
利得調整部13にて得られた調整信号VCAは、第2平滑回路ブロック14に送られ再び平滑化される(第2平滑化ステップ)。図6(c)に示すように、調整信号VCAは、振幅は均一化されているものの、今度は、反転第1制御電圧CV1’の変化に沿って全体が曲がった形となっている。このため、それを一定の中心値を有する直線的な信号に矯正すべく、第2平滑回路ブロック14にて平滑化処理を行う。第2平滑回路ブロック14には、第2制御電圧発生回路26と、第2変動成分平滑回路27が設けられており、第1平滑回路ブロック12と同様の処理が実行される。
The adjustment signal VCA obtained by the
図7は、第2平滑回路ブロック14における処理を示す説明図である。図7(b)に示すように、第2平滑回路ブロック14においても、第2制御電圧発生回路26にて調整信号VCAから第2制御電圧CV2が作成される(第2制御電圧発生ステップ)。そして、第2変動成分平滑回路27により、この第2制御電圧CV2と、利得調整部13より入力された調整信号VCAから、図7(c)の第2平滑信号S2が作成される。つまり、図7(a)の波形から、一点鎖線にて示した第2制御電圧CV2(図7(b))を引く形で、図7(c)のような均一振幅の第2平滑信号S2が形成される(第2変動成分平滑化ステップ)。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing processing in the second
第2平滑信号S2には、図7(c)に示すように、電流リップル成分とノイズ成分が混在している。そこで、リップル検出部15では、第2平滑信号S2から電流リップル成分のみを抽出する(リップル検出ステップ)。図8は、リップル検出部15における処理を示す説明図である。この場合、ノイズ成分は電流リップル成分に比べて周波数が高いことから、ハイパスフィルタ28を用いて、第2平滑信号S2(図8(a))からまずノイズ成分のみを取り出す(ノイズ成分抽出ステップ)(図8(b))。この際、ハイパスフィルタ28のカットオフ周波数fc2は、モータインダクタンスによる電流リップル成分の立ち上がり、立ち下がり時間の周波数成分と、ノイズ成分周波数成分との間で、システム仕様に合わせて適宜検証の上設定する。
As shown in FIG. 7C, the second smoothing signal S2 contains a current ripple component and a noise component. Therefore, the
第2平滑信号S2からノイズ成分のみを取り出した後、それを反転させて第2平滑信号S2と合成する。すなわち、差動増幅回路(差動増幅部)29に、第2平滑信号S2と、そのノイズ成分の逆位相信号を入力し両者の差分を取ることにより、第2平滑信号S2からノイズ成分を除去して増幅し、電流リップル成分のみを顕在化させたリップル成分信号S0を形成し、出力する(図8(d))。これにより、図2に示した電圧変化信号から、図8(d)のような電流リップル成分のみの信号が抽出される(電流リップル成分抽出ステップ)。このような形で第2平滑信号S2からノイズ成分を除去すると、モータ電流から、電流リップルの波形を鈍らせることなく、電流リップル成分のみを抽出することができる。 After extracting only the noise component from the second smoothing signal S2, it is inverted and combined with the second smoothing signal S2. That is, the noise component is removed from the second smoothing signal S2 by inputting the second smoothing signal S2 and the antiphase signal of the noise component to the differential amplifier circuit (differential amplification unit) 29 and taking the difference between the two. The ripple component signal S0 is amplified to form and output the ripple component signal S0 in which only the current ripple component is manifested (FIG. 8 (d)). As a result, a signal containing only the current ripple component as shown in FIG. 8D is extracted from the voltage change signal shown in FIG. 2 (current ripple component extraction step). By removing the noise component from the second smoothing signal S2 in this way, it is possible to extract only the current ripple component from the motor current without blunting the waveform of the current ripple.
一方、前述のように、経年劣化等により、モータ電流に歪みやスパイクノイズが含まれるようになると、第2平滑信号S2にも歪みやノイズが含まれてくる。その結果、リップル検出部15にてハイパスフィルタ処理後の信号と原信号との差を取っても、歪み成分やスパイクノイズをうまく除去できなくなる。そこで、当該モータ制御装置1では、差動増幅回路29の前段に、第2平滑信号S2の位相を調整する位相補正部41をハイパスフィルタ28とは並列に配し、ハイパスフィルタ28を通った信号Aと第2平滑信号S2との間に生じる位相のずれを補正する。
On the other hand, as described above, when distortion or spike noise is included in the motor current due to deterioration over time or the like, distortion or noise is also included in the second smoothing signal S2. As a result, even if the difference between the signal after the high-pass filter processing and the original signal is taken by the
ここでは、位相補正部41として、図9に示したようなACカップリング回路42が使用されている。位相補正部41は、コンデンサCと抵抗R、バッファオペアンプOPを備えた構成となっており、第2平滑信号S2の位相をハイパスフィルタ28と同様に進め、差動増幅回路29に出力する(信号B)。つまり、位相補正部41は、ハイパスフィルタ28によって位相が進んだ第2平滑信号S2と、元の第2平滑信号S2との位相が同じになるように、第2平滑信号S2の位相を進めて出力する。これにより、差動増幅回路29には、第2平滑信号S2に基づく同位相の信号A,Bが入力される。なお、位相補正部41の位相調整量は、ACカップリング回路42のC、R値を変化させることにより適宜制御可能である。
Here, the
図10は、リップル検出部15におけるノイズ除去処理に関する説明図であり、(a)は歪み成分やスパイク成分が含まれたモータ電流の電圧変化信号波形の一例、(b)は(a)の電圧変化信号から前段の処理を経てリップル検出部15に入力される第2平滑信号S2の波形、(c)は図8のリップル検出部15における信号Aと信号Bの波形、(d)は(c)の信号に基づいて生成され差動増幅回路29からの出力C(リップル成分信号S0)をそれぞれ示している。図10(c)に示すように、本実施の形態におけるリップル検出部15では、差動増幅回路29に入力される信号A,Bは、位相補正の結果、図15(c)における両信号と異なり、歪みやスパイクノイズの波形が揃っている。
10A and 10B are explanatory views regarding noise removal processing in the
このため、リップル検出部15では、差動増幅回路29にて歪み成分やスパイク成分が除去され、差動増幅回路29の出力Cには、図15(d)のような不要成分が残存しておらず、リップル成分信号S0は、歪み成分やスパイク成分の影響が除かれた図10(d)のような状態となる。すなわち、リップル検出部15にて、不要な成分をハイパスフィルタ28で抽出し、それをACカップリング回路42により位相補正した元波形から減算することにより、経年劣化等による波形の乱れを吸収しつつ、必要な波形のみが抽出される。その結果、後段のデジタル信号変換部16において、歪み成分やスパイク成分の影響による誤パルス生成を防止でき、経年劣化等の影響によるリップル検出精度の低下を防止でき、モータ制御精度の向上を図ることが可能となる。
Therefore, in the
なお、経年劣化等がない状態の信号においてもハイパスフィルタ28にて位相が変化するが、その場合は、第2平滑信号S2には歪み成分やスパイク成分のような特異なノイズは含まれておらず、比較的波形の揃ったノイズが重畳している。このため、差動増幅回路29にて位相が進んだ信号を合成しても、後段のパルス生成に影響を及ぼすようなノイズは残らない。
The phase of the high-pass filter 28 changes even in a signal without deterioration over time. In that case, the second smoothing signal S2 contains peculiar noise such as a distortion component and a spike component. However, noise with a relatively uniform waveform is superimposed. Therefore, even if the signal with the advanced phase is synthesized by the
このようにして電流リップル成分のみを抽出した後、それをデジタル信号変換部16に送りデジタル信号化する(デジタル信号化ステップ)。図11は、デジタル信号変換部16における処理を示す説明図である。デジタル信号変換部16では、リップル検出部15から送られて来たリップル成分信号S0(図11(a))を位相シフト部31によって若干位相をずらす(位相シフト信号作成ステップ)。そして、コンパレータ32において、オリジナルのリップル成分信号S0と、それを微小に位相がずれた信号S0’とを比較し、図11(d)のようなパルス信号化する。
After extracting only the current ripple component in this way, it is sent to the digital
この場合、コンパレータ32は、信号S0と信号S0’のうち、例えば、信号S0が大きい場合はH、信号S0’が大きい場合はLという形で信号が出力される。したがって、図11(c)に示すように、区間PにおいてはS0>S0’のため「H」、区間QにおいてはS0<S0’のため「L」がそれぞれ出力され、リップル成分信号S0の変化に対応した矩形波状のパルス信号が形成され、出力される(デジタル変換ステップ)。
In this case, the
このようにして生成された矩形波信号は、各パルスが、ブラシと整流子片との接触の切り替わりに対応している。ブラシと整流子片の数はモータごとに予め定まっているため、このパルスをカウントすることにより、モータ3の回転数を算出することができる。すなわち、モータ電流中の電流リップルから、ホールIC等の回転検出部材を用いることなく、モータ3の回転数を検出することが可能となる。その際、本発明の装置・方法にあっては、磁極ピッチなどの変更等によって電流リップルを増大させる必要がなく、従来のモータ構成そのままでリップル抽出が可能である。このため、モータの性能や特性を損なうことなく、また、モータ音や発熱を増加させることなく、リップルセンシングが可能となる。さらに、精緻なフィルタや微妙なカットオフ設定も不要となり、パルスの不出力や遅れなどの問題も防止することが可能となる。 In the rectangular wave signal generated in this way, each pulse corresponds to the switching of contact between the brush and the commutator piece. Since the number of brushes and commutator pieces is predetermined for each motor, the rotation speed of the motor 3 can be calculated by counting the pulses. That is, it is possible to detect the rotation speed of the motor 3 from the current ripple in the motor current without using a rotation detection member such as a Hall IC. At that time, in the apparatus / method of the present invention, it is not necessary to increase the current ripple by changing the magnetic pole pitch or the like, and the ripple extraction can be performed with the conventional motor configuration as it is. Therefore, ripple sensing can be performed without impairing the performance and characteristics of the motor and without increasing the motor noise and heat generation. Furthermore, precise filters and delicate cutoff settings are not required, and problems such as pulse non-output and delay can be prevented.
(実施の形態2)
次に、実施の形態2として、前述の第2平滑回路ブロック14を有さないモータ制御装置51について説明する。図12は、本発明の実施の形態2であるモータ制御装置51の構成を示すブロック図、図13は、モータ制御装置51におけるリップル検出部15での信号処理を示す説明図である。モータ制御装置51にも、実施の形態1と同様に、リップルパルス変換部52が設けられており、本発明の電流リップル検出方法は、このリップルパルス変換部52によって実施される。なお、実施の形態1のモータ制御装置1と同様の部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, as the second embodiment, the
図12に示すように、モータ制御装置51では、先のモータ制御装置1における第2平滑回路ブロック14が設けられておらず、利得調整部13の後段にはリップル検出部15が配されている。前述のように、第2平滑回路ブロック14は、利得調整部13にて得られた調整信号VCAを、一定の中心値を有する直線的な信号に矯正している(図7参照)。一方、調整信号VCAは、全体では曲がった形となってはいるものの、拡大して見れば余り大きく曲がっていることはなく(図13参照)、利得調整部13にて振幅は均一化されている。このため、さらなる平滑化を行わなくとも、ハイパスフィルタによりノイズ成分の除去が可能な場合が多い。そこで、当該実施形態のモータ制御装置51では、第2平滑回路ブロック14を省き、利得調整部13から出力される調整信号VCAをリップル検出部15に入力し、ノイズ成分の除去とリップル成分の抽出を行っている。なお、リップルパルス変換部52では、調整信号VCAをリップル検出部15に入力して信号処理を行う点以外は、実施の形態1のリップルパルス変換部10と同様の処理が実施される。
As shown in FIG. 12, in the
図13は、モータ制御装置51のリップル検出部15における処理を示す説明図であり、リップル検出部15は、調整信号VCAからハイパスフィルタ28によりノイズ成分を除去している。一方、この場合も、前述同様、原信号とフィルタ処理後の信号との位相差により、経年劣化に伴う歪み成分やスパイクノイズをうまく除去できなくなる。このため、当該実施形態のリップル検出部15においても、ハイパスフィルタ28と並列に位相補正部41を設け、調整信号VCAの位相を調整している。この場合、位相補正部41には、図9と同様のACカップリング回路42が使用される。これにより、ハイパスフィルタ28を通った信号Aと調整信号VCAとの間に生じる位相のずれが補正され、図10と同様に、差動増幅回路29に入力される信号A,Bの波形が揃い、歪み成分やスパイク成分が除去される。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing processing in the
このように、モータ制御装置51においても、リップル検出部15に位相補正部41を設け、利得調整部13から出力される調整信号VCAの位相を調整し、調整信号VCAとそのフィルタ処理後の信号との間の位相差がなくなるように信号の処理を行う。これにより、実施の形態1のモータ制御装置1と同様、リップル検出部15において、経年劣化等による波形の乱れを吸収しつつ、必要な波形のみを抽出することが可能となる。その結果、後段のデジタル信号変換部16において、歪み成分やスパイク成分の影響による誤パルス生成を防止でき、経年劣化等の影響によるリップル検出精度の低下を防止でき、モータ制御精度の向上を図ることが可能となる。
As described above, also in the
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述のモータ制御装置におけるモータ制御機能は、リップルパルス変換部10のようなハードウエア的な構成ではなく、ソフトウエア上にてこれらの機能を代替・実現することも可能である。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof.
For example, the motor control function in the above-mentioned motor control device is not a hardware-like configuration like the ripple
本発明によるモータ制御装置及びモータ制御方法は、パワーウインド用モータの動作制御のみならず、ワイパやパワーシート等の他の車載電動装置や、ブラシ付きモータを用いた家庭用電気製品等、モータ駆動電流からパルスを検出する技術を用いた機器に広く適用可能である。 The motor control device and motor control method according to the present invention not only control the operation of a motor for a power window, but also drive a motor for other in-vehicle electric devices such as wipers and power seats, and household electric products using a brushed motor. It can be widely applied to equipment using technology that detects pulses from electric current.
1 モータ制御装置
2 電源
3 ブラシ付きDCモータ
4 電源ライン
5 シャント抵抗
10 リップルパルス変換部
11 電流検出部
12 第1平滑回路ブロック(第1平滑部)
13 利得調整部
14 第2平滑回路ブロック(第2平滑部)
15 リップル検出部
16 デジタル信号変換部
21 第1制御電圧発生回路
22 第1変動成分平滑回路
23 ローパスフィルタ
24 CV反転回路
25 自動利得調整回路
26 第2制御電圧発生回路
27 第2変動成分平滑回路
28 ハイパスフィルタ
29 差動増幅回路(差動増幅部)
31 位相シフト部
32 コンパレータ
41 位相補正部
42 ACカップリング回路
51 モータ制御装置
52 リップルパルス変換部
61 ハイパスフィルタ
CV1 第1制御電圧
CV1’反転第1制御電圧
CV2 第2制御電圧
S0 リップル成分信号
S0’ シフト信号
S1 第1平滑信号
S2 第2平滑信号
VCA 調整信号
Voff1 バイアス電圧
Vref1 バイアス電圧
Vref2 バイアス電圧
fc1 カットオフ周波数
fc2 カットオフ周波数
1
13
15
31
Claims (6)
前記リップルパルス変換部は、
前記電機子電流を検出し、その変化を電圧変化信号として出力する電流検出部と、
前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力する第1平滑部と、
前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力する利得調整部と、
前記調整信号VCAからノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出し、リップル成分信号S0を出力するリップル検出部と、を備え、
前記リップル検出部は、前記調整信号VCAからノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ前記調整信号VCAの位相を調整する位相補正部を有することを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device having a ripple pulse converter that detects a current ripple contained in the armature current of a DC motor and outputs the current ripple as a square wave signal.
The ripple pulse conversion unit is
A current detector that detects the armature current and outputs the change as a voltage change signal.
A first smoothing unit that extracts a current ripple component and a noise component from the voltage change signal and outputs a first smoothing signal S1 composed of the current ripple component and the noise component.
A gain adjustment unit that adjusts the amplitude of the first smoothing signal S1 and outputs an adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform.
A ripple detection unit that removes a noise component from the adjustment signal VCA, extracts only a current ripple component, and outputs a ripple component signal S0 is provided.
The ripple detection unit includes a high-pass filter that extracts noise components from the adjustment signal VCA, and a phase correction unit that is provided in parallel with the high-pass filter and adjusts the phase of the adjustment signal VCA. ..
前記リップルパルス変換部は、
前記電機子電流を検出し、その変化を電圧変化信号として出力する電流検出部と、
前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力する第1平滑部と、
前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力する利得調整部と、
前記調整信号VCAの歪みを矯正し、一定の中心値を有する均一振幅の第2平滑信号S2を出力する第2平滑部と、
前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出し、リップル成分信号S0を出力するリップル検出部と、を備え、
前記リップル検出部は、前記第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと並列に設けられ前記第2平滑信号S2の位相を調整する位相補正部を有することを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device having a ripple pulse converter that detects a current ripple contained in the armature current of a DC motor and outputs the current ripple as a square wave signal.
The ripple pulse conversion unit is
A current detector that detects the armature current and outputs the change as a voltage change signal.
A first smoothing unit that extracts a current ripple component and a noise component from the voltage change signal and outputs a first smoothing signal S1 composed of the current ripple component and the noise component.
A gain adjustment unit that adjusts the amplitude of the first smoothing signal S1 and outputs an adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform.
A second smoothing section that corrects the distortion of the adjustment signal VCA and outputs a second smoothing signal S2 having a constant amplitude and a uniform amplitude.
A ripple detection unit that removes a noise component from the second smoothing signal S2, extracts only a current ripple component, and outputs a ripple component signal S0 is provided.
The ripple detection unit is characterized by having a high-pass filter that extracts a noise component from the second smoothing signal S2 and a phase correction unit that is provided in parallel with the high-pass filter and adjusts the phase of the second smoothing signal S2. Motor control device.
前記位相補正部は、前記調整信号VCA又は前記第2平滑信号S2と、前記ハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 1 or 2.
The phase correction unit is a motor control device that corrects a phase shift that occurs between the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 and a signal that has passed through the high-pass filter.
前記リップル検出部は、前記ハイパスフィルタを通った信号と前記位相補正部を通った信号との差分を取ることにより、前記調整信号VCA又は前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去する差動増幅部を有することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 3.
The ripple detection unit takes a difference between the signal that has passed through the high-pass filter and the signal that has passed through the phase correction unit, thereby removing a noise component from the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2. A motor control device characterized by having a unit.
前記電機子電流を検知し、その変化を電圧変化信号として出力し、
前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力し、
前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力し、
前記調整信号VCAからノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力し、
ハイパスフィルタを用いて前記調整信号VCAからノイズ成分を抽出すると共に、前記調整信号VCAと前記ハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、位相が補正された前記信号と前記ハイパスフィルタを通った信号とに基づいて、前記調整信号VCAからノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力することを特徴とするモータ制御方法。 A motor control method that detects a current ripple contained in the armature current of a DC motor and controls the operation of the DC motor based on a pulse signal generated from the current ripple.
The armature current is detected, and the change is output as a voltage change signal.
The current ripple component and the noise component are extracted from the voltage change signal, and the first smoothing signal S1 composed of the current ripple component and the noise component is output.
The amplitude of the first smoothing signal S1 is adjusted, and the adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform is output.
The noise component is removed from the adjustment signal VCA, only the current ripple component is extracted, and the ripple component signal S0 is output.
The phase was corrected by extracting the noise component from the adjustment signal VCA using the high-pass filter and generating a signal corrected for the phase shift generated between the adjustment signal VCA and the signal passing through the high-pass filter. A motor control method comprising removing a noise component from the adjustment signal VCA, extracting only a current ripple component, and outputting a ripple component signal S0 based on the signal and a signal that has passed through the high-pass filter.
前記電機子電流を検知し、その変化を電圧変化信号として出力し、
前記電圧変化信号から電流リップル成分とノイズ成分を抽出し、電流リップル成分とノイズ成分からなる第1平滑信号S1を出力し、
前記第1平滑信号S1の振幅を調整し、振幅が均一化された状態の調整信号VCAを出力し、
前記調整信号VCAの歪みを矯正し、一定の中心値を有する均一振幅の第2平滑信号S2を出力し、
前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力し、
ハイパスフィルタを用いて前記第2平滑信号S2からノイズ成分を抽出すると共に、前記第2平滑信号S2と前記ハイパスフィルタを通った信号との間に生じる位相のずれを補正した信号を生成し、位相が補正された前記信号と前記ハイパスフィルタを通った信号とに基づいて、前記第2平滑信号S2からノイズ成分を除去し電流リップル成分のみを抽出してリップル成分信号S0を出力することを特徴とするモータ制御方法。 A motor control method that detects a current ripple contained in the armature current of a DC motor and controls the operation of the DC motor based on a pulse signal generated from the current ripple.
The armature current is detected, and the change is output as a voltage change signal.
The current ripple component and the noise component are extracted from the voltage change signal, and the first smoothing signal S1 composed of the current ripple component and the noise component is output.
The amplitude of the first smoothing signal S1 is adjusted, and the adjustment signal VCA in a state where the amplitude is made uniform is output.
The distortion of the adjustment signal VCA is corrected, and a uniform amplitude second smoothing signal S2 having a constant center value is output.
The noise component is removed from the second smoothing signal S2, only the current ripple component is extracted, and the ripple component signal S0 is output.
A noise component is extracted from the second smoothing signal S2 using a high-pass filter, and a signal that corrects the phase shift generated between the second smoothing signal S2 and the signal that has passed through the high-pass filter is generated to generate a phase. Based on the corrected signal and the signal passed through the high-pass filter, the noise component is removed from the second smoothing signal S2, only the current ripple component is extracted, and the ripple component signal S0 is output. Motor control method.
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JP2020101437A JP2021197778A (en) | 2020-06-11 | 2020-06-11 | Motor control device and motor control method |
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