JP2021197778A - Motor control device and motor control method - Google Patents

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拓弥 内田
Takuya Uchida
雄一 柳田
Yuichi Yanagida
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Abstract

To improve motor control accuracy by preventing a ripple detection accuracy reduction due to aging deterioration or the like in a sensorless control motor.SOLUTION: A motor control device 1 has a current detection part 11, a first smoothing circuit block 12, a gain adjustment part 13, and a ripple detection part 15, or a ripple pulse conversion part 10 further having a second smoothing circuit block 14, and extracts a current ripple from motor current to be made a digital signal, and controls a motor 3. A high-pass filter 28 extracting noise components from an adjustment signal VCA or a second smoothing signal S2 and a phase correction part 41 adjusting a phase of the adjustment signal VCA or the second smoothing signal S2 are provided to the ripple detection part 15, and a phase difference between the signals VCA and S2 and a signal after filter processing is adjusted. The ripple detection part 15 removes unnecessary noise components even if distortion or the like occurs in armature current due to aging deterioration or the like, and a ripple component signal S0 without error pulse is outputted.SELECTED DRAWING: Figure 8

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, Patent Document 1 describes a DC motor that detects the rotation speed of the motor by using the current ripple generated when the contact between the brush and the commutator piece is switched. .. Further, Patent Document 2 describes a motor control device that extracts a current ripple component from a normal motor current itself to generate a ripple pulse and detects a motor rotation speed or the like.

特開2016−77130号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-77130 特開2018−74662号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-74662

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 Patent Document 2, a relatively clean ripple pulse can be obtained in the early stage of motor use, but it is abbreviated as aged deterioration such as component wear and changes in the surrounding environment (hereinafter, abbreviated as aged deterioration etc.). ) Causes distortion or spike noise to be included in the motor current, and there is a risk that an erroneous pulse will be output due to these unnecessary waveforms. For example, in the noise removal process in Patent Document 2 shown in FIG. 14, the difference C between the signal A and the original signal B that has passed through the high-pass filter 61 is taken, and the high frequency noise in the original signal is removed. However, when the motor current contains distortion components and spike noise as shown in FIG. 15A, the original signal B also contains distortion and noise as shown in FIG. 15B.

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-pass filter 61 has a phase advance with respect to the signal B, even if the difference between the two is taken, the distortion component and the spike noise cannot be removed well. .. Therefore, as shown in FIG. 15 (d), there is a concern that the signal output through the process of FIG. 14 is also affected by distortion and spike components, and an erroneous pulse is generated. As a result, erroneous recognition may occur regarding the motor rotation speed, rotation angle, and the like, and the control accuracy of the motor may deteriorate.

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.

本発明の実施の形態1であるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control device which is Embodiment 1 of this invention. 電流検出部からの出力信号の一例である。This is an example of an output signal from the current detection unit. 第1制御電圧発生回路における処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in the 1st control voltage generation circuit. 第1変動成分平滑回路における処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in the 1st variable component smoothing circuit. CV反転回路おける処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in a CV inverting circuit. 自動利得調整回路における処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in an automatic gain adjustment circuit. 第2平滑回路ブロックにおける処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in the 2nd smoothing circuit block. リップル検出部における処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in a ripple detection part. リップル検出部に設けられた位相補正部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the phase correction part provided in the ripple detection part. 本実施形態における経年劣化等によって歪み成分やスパイク成分が含まれたモータ電流の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波形の一例、(b)は図8のリップル検出部における処理の原信号波形、(c)は図8のリップル検出部における信号Aと信号Bの波形、(d)は(c)の信号に基づいて生成され後段に出力される信号をそれぞれ示している。It is explanatory drawing about the noise removal processing of the motor current containing a distortion component and a spike component by aged deterioration in this embodiment, (a) is an example of a motor current waveform containing a distortion component and a spike component, (b). ) Is the original signal waveform of the processing in the ripple detection unit of FIG. 8, (c) is the waveform of the signal A and the signal B in the ripple detection unit of FIG. 8, and (d) is generated based on the signal of (c) in the subsequent stage. The output signals are shown respectively. デジタル信号変換部における処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing in a digital signal conversion part. 本発明の実施の形態2であるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor control device which is Embodiment 2 of this invention. 図12のモータ制御装置におけるリップル検出部での処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process in the ripple detection part in the motor control device of FIG. センサレス制御を行うモータに用いられるモータ制御装置のノイズ除去処理過程を示す説明図であるIt is explanatory drawing which shows the noise removal processing process of the motor control apparatus used for the motor which performs sensorless control. 経年劣化等によって歪み成分やスパイク成分が含まれたモータ電流の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)は図14の処理における原信号波形、(c)は図14の処理における信号Aと信号Bの波形、(d)は(c)の信号に基づいて生成されるリップルパルスをそれぞれ示している。It is explanatory drawing about the noise removal processing of the motor current containing a distortion component and a spike component by aged deterioration, etc., (a) is an example of the voltage change signal waveform of the motor current containing a distortion component and a spike component, (b). ) Show the original signal waveform in the process of FIG. 14, (c) shows the waveforms of the signal A and the signal B in the process of FIG. 14, and (d) shows the ripple pulse generated based on the signal of (c). ..

(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 motor control device 1 according to the first embodiment of the present invention. The motor control device 1 is applied to, for example, operation control of a DC motor used as a drive source of a power window (opening / closing body) of an automobile, and uses a Hall IC or the like to reduce current ripple included in a motor current (armature current). It extracts without any problem, outputs it in the form of a rectangular wave, and calculates the rotation speed and rotation direction of the motor.

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 motor control device 1 is provided with a ripple pulse conversion unit 10, and the current ripple detection method of the present invention is carried out by the ripple pulse conversion unit 10. The ripple pulse conversion unit 10 is arranged on the power supply line 4 that supplies electric power from the power supply 2 to the brushed DC (direct current) motor 3 (hereinafter, abbreviated as motor 3). A shunt resistor 5 is provided on the power supply line 4, and the ripple pulse conversion unit 10 is connected to the front and rear (power supply 2 side and motor 3 side) of the shunt resistor 5.

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 pulse conversion unit 10 includes a current detection unit 11, a first smoothing circuit block (first smoothing unit: signal smoothing unit) 12, a gain adjusting unit 13, and a second in order from the shunt resistance 5 side. It is composed of each functional block of a smoothing circuit block (second smoothing unit) 14, a ripple detection unit 15, and a digital signal conversion unit 16. In the ripple pulse conversion unit 10, the current detection unit 11 detects the voltage difference (voltage drop) before and after the shunt resistance 5 to detect the motor drive current, and outputs the change as a voltage change signal. This voltage change signal is sent to each functional block of the first smoothing circuit block 12 and below (gain adjustment unit 13 → second smoothing circuit block 14 → ripple detection unit 15), and only the current ripple component is extracted from the voltage change signal. Ripple. Then, the extracted current ripple component is converted into a pulse signal corresponding to the encoder output by the digital signal conversion unit 16 and output, and the rotation speed of the motor 3 is detected based on this pulse signal.

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 pulse conversion unit 10 will be described step by step. As described above, the current detection unit 11 captures the voltage difference before and after the shunt resistor 5 and outputs it as a voltage change signal (current detection step). FIG. 2 is an example of an output signal from the current detection unit 11. The current detection unit 11 outputs the voltage difference before and after the shunt resistor 5 in a differentially amplified form with reference to the bias voltage Voff1 based on the power supply voltage. As shown in FIG. 2, the voltage change signal includes a noise component and a current ripple component, and the voltage signal in this state is output from the current detection unit 11, and the first smoothing circuit block 12 Will be sent to.

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 smoothing circuit block 12 is provided with a first control voltage (CV: Control Voltage) generating circuit 21 and a first variable component smoothing circuit 22. From the voltage change signal of FIG. 2, a current ripple component and a noise component are provided. Is extracted (first smoothing step). FIG. 3 is an explanatory diagram showing processing in the first control voltage generation circuit 21, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing processing in the first variable component smoothing circuit 22. By using the low pass filter 23, the first control voltage generation circuit 21 extracts the center value of the current ripple component as the change component of the motor drive current from the voltage change signal (FIG. 2) input from the current detection unit 11. (Fv (t) in FIG. 3), output as the first control voltage CV1 (first control voltage generation step).

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-pass filter 23 for extracting fv (t) is between the frequency component due to the motor inductance and the ripple frequency component at the time of motor lock, in consideration of the motor specifications, installation conditions, and the like. It will be decided as appropriate. The first control voltage CV1 extracted by the first control voltage generation circuit 21 is output to the first variable component smoothing circuit 22 and the gain adjusting unit 13.

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 component smoothing circuit 22, the current ripple component (+ noise component) is obtained from the voltage change signal obtained by the current detection unit 11 using the first control voltage CV1 obtained by the first control voltage generation circuit 21. Extract. That is, by taking the difference between the voltage change signal of FIG. 2 (FIG. 4 (a)) and the first control voltage CV1 (FIG. 4 (c)), the fluctuation component (change component) of the motor drive current is taken from the voltage change signal. Is removed, and the current ripple component (+ noise component) is extracted (FIG. 4 (e)).

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 component smoothing circuit 22, as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (d), the voltage levels (of the waveform) between the voltage change signal and the first control voltage CV1 are used by using the bias voltages Vref1 and Vref2. Height) is adjusted. As a result, only the current ripple component and the noise component are extracted, and the first smoothing signal S1 as shown in FIG. 4 (e) is output (first variable component smoothing step). As shown in FIG. 4 (e), since the center level of the waveform of the first smoothing signal S1 is constant, the subsequent waveform shaping process becomes easy and the certainty thereof is improved.

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 component smoothing circuit 22 is accompanied by an amplitude change due to a change in the motor current. Therefore, next, the gain adjusting unit 13 waveform-shapes the signal of FIG. 4 (e) into a signal having a uniform swing width (gain adjustment step). The gain adjustment unit 13 is provided with a CV inverting circuit (control voltage inverting circuit) 24 and an automatic gain adjustment circuit 25. FIG. 5 is an explanatory diagram showing processing in the CV inverting circuit 24, and FIG. 6 is an automatic gain adjustment. It is explanatory drawing which shows the processing in a circuit 25. The gain adjusting unit 13 adjusts as shown in FIG. 6 (c) by the inverting first control voltage CV1'of the opposite phase inverted by the CV inverting circuit 24 and the first smoothing signal S1 from the first variable component smoothing circuit 22. The signal VCA is created.

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 CV inversion circuit 24, the top and bottom of the first control voltage CV1 input from the first control voltage generation circuit 21 are inverted, and the inverted first control voltage CV1'is output (control voltage inversion). Step). The automatic gain adjustment circuit 25 equalizes the amplitude of the first smoothing signal S1 by multiplying the first smoothing signal S1 by the inverted first control voltage CV1'. That is, by multiplying the first smoothing signal S1 and the inverted first control voltage CV1'in which the waveforms of the first control voltage CV1 are upside down, a small voltage is applied to a portion having a large amplitude and a large voltage is applied to a portion having a small amplitude. A voltage is applied to each, and an adjustment signal VCA having a uniform amplitude is output as shown in FIG. 6 (c) (gain adjustment step). As a result, the level of the current ripple component is made uniform, and the certainty of waveform processing is improved.

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 gain adjustment unit 13 is sent to the second smoothing circuit block 14 and smoothed again (second smoothing step). As shown in FIG. 6 (c), although the amplitude of the adjustment signal VCA is made uniform, this time, the entire adjustment signal VCA is curved along with the change of the inverted first control voltage CV1'. Therefore, in order to correct it into a linear signal having a constant center value, a smoothing process is performed by the second smoothing circuit block 14. The second smoothing circuit block 14 is provided with a second control voltage generation circuit 26 and a second variable component smoothing circuit 27, and the same processing as that of the first smoothing circuit block 12 is executed.

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 smoothing circuit block 14. As shown in FIG. 7B, also in the second smoothing circuit block 14, the second control voltage generation circuit 26 creates the second control voltage CV2 from the adjustment signal VCA (second control voltage generation step). Then, the second fluctuation component smoothing circuit 27 creates the second smoothing signal S2 of FIG. 7 (c) from the second control voltage CV2 and the adjustment signal VCA input from the gain adjustment unit 13. That is, the second smoothing signal S2 having a uniform amplitude as shown in FIG. 7 (c) is obtained by subtracting the second control voltage CV2 (FIG. 7 (b)) shown by the alternate long and short dash line from the waveform of FIG. 7 (a). Is formed (second variable component smoothing step).

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 ripple detection unit 15 extracts only the current ripple component from the second smoothing signal S2 (ripple detection step). FIG. 8 is an explanatory diagram showing processing in the ripple detection unit 15. In this case, since the noise component has a higher frequency than the current ripple component, only the noise component is first extracted from the second smoothing signal S2 (FIG. 8A) using the high-pass filter 28 (noise component extraction step). (FIG. 8 (b)). At this time, the cutoff frequency fc2 of the high-pass filter 28 is set between the frequency component of the rising and falling times of the current ripple component due to the motor inductance and the frequency component of the noise component after appropriate verification according to the system specifications. ..

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 ripple detection unit 15, the distortion component and the spike noise cannot be removed well. Therefore, in the motor control device 1, a phase correction unit 41 for adjusting the phase of the second smoothing signal S2 is arranged in parallel with the high-pass filter 28 in front of the differential amplifier circuit 29, and the signal passes through the high-pass filter 28. The phase shift that occurs between A and the second smoothing signal S2 is corrected.

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 AC coupling circuit 42 as shown in FIG. 9 is used as the phase correction unit 41. The phase correction unit 41 has a configuration including a capacitor C, a resistor R, and a buffer operational amplifier OP, advances the phase of the second smoothing signal S2 in the same manner as the high-pass filter 28, and outputs the phase to the differential amplifier circuit 29 (signal). B). That is, the phase correction unit 41 advances the phase of the second smoothing signal S2 so that the phase of the second smoothing signal S2 whose phase is advanced by the high-pass filter 28 and the original second smoothing signal S2 are the same. Output. As a result, signals A and B having the same phase based on the second smoothing signal S2 are input to the differential amplifier circuit 29. The phase adjustment amount of the phase correction unit 41 can be appropriately controlled by changing the C and R values of the AC coupling circuit 42.

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 ripple detection unit 15, where FIG. 10A is an example of a voltage change signal waveform of a motor current including a distortion component and a spike component, and FIG. 10B is a voltage of FIG. 10A. The waveform of the second smoothing signal S2 input from the change signal to the ripple detection unit 15 via the previous stage processing, (c) is the waveform of the signal A and signal B in the ripple detection unit 15 of FIG. 8, and (d) is (c). ) Is generated based on the signal of), and the output C (ripple component signal S0) from the differential amplification circuit 29 is shown. As shown in FIG. 10 (c), in the ripple detection unit 15 in the present embodiment, the signals A and B input to the differential amplifier circuit 29 are the same as both signals in FIG. 15 (c) as a result of phase correction. Unlike, the waveforms of distortion and spike noise are aligned.

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 ripple detection unit 15, distortion components and spike components are removed by the differential amplifier circuit 29, and unnecessary components as shown in FIG. 15D remain in the output C of the differential amplifier circuit 29. However, the ripple component signal S0 is in the state as shown in FIG. 10 (d) in which the influence of the distortion component and the spike component is removed. That is, the ripple detection unit 15 extracts unnecessary components with the high-pass filter 28 and subtracts them from the original waveform phase-corrected by the AC coupling circuit 42, thereby absorbing the disturbance of the waveform due to aging deterioration and the like. , Only the required waveform is extracted. As a result, in the digital signal conversion unit 16 in the subsequent stage, it is possible to prevent erroneous pulse generation due to the influence of distortion components and spike components, prevent deterioration of ripple detection accuracy due to the influence of aging deterioration, etc., and improve motor control accuracy. Is possible.

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 differential amplifier circuit 29, noise that affects the pulse generation in the subsequent stage does not remain.

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 signal conversion unit 16 to be converted into a digital signal (digital signal conversion step). FIG. 11 is an explanatory diagram showing processing in the digital signal conversion unit 16. In the digital signal conversion unit 16, the phase shift unit 31 slightly shifts the phase of the ripple component signal S0 (FIG. 11A) sent from the ripple detection unit 15 (phase shift signal creation step). Then, in the comparator 32, the original ripple component signal S0 and the signal S0'with a slight phase shift are compared and converted into a pulse signal as shown in FIG. 11D.

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 comparator 32 outputs a signal in the form of, for example, H when the signal S0 is large and L when the signal S0'is large among the signal S0 and the signal S0'. Therefore, as shown in FIG. 11 (c), "H" is output because S0> S0'in the section P, and "L" is output because S0 <S0'in the section Q, and the change in the ripple component signal S0. A rectangular wavy pulse signal corresponding to is formed and output (digital conversion step).

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 motor control device 51 which does not have the above-mentioned second smoothing circuit block 14 will be described. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the motor control device 51 according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 13 is an explanatory diagram showing signal processing by the ripple detection unit 15 in the motor control device 51. Similar to the first embodiment, the motor control device 51 is also provided with a ripple pulse conversion unit 52, and the current ripple detection method of the present invention is carried out by the ripple pulse conversion unit 52. The same parts as those of the motor control device 1 of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

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 motor control device 51, the second smoothing circuit block 14 in the previous motor control device 1 is not provided, and the ripple detection unit 15 is arranged after the gain adjustment unit 13. .. As described above, the second smoothing circuit block 14 corrects the adjustment signal VCA obtained by the gain adjustment unit 13 into a linear signal having a constant center value (see FIG. 7). On the other hand, although the adjustment signal VCA has a curved shape as a whole, it does not bend too much when viewed at an enlarged scale (see FIG. 13), and the amplitude is made uniform by the gain adjustment unit 13. There is. Therefore, it is often possible to remove the noise component by the high-pass filter without further smoothing. Therefore, in the motor control device 51 of the embodiment, the second smoothing circuit block 14 is omitted, and the adjustment signal VCA output from the gain adjustment unit 13 is input to the ripple detection unit 15, and the noise component is removed and the ripple component is extracted. It is carried out. The ripple pulse conversion unit 52 performs the same processing as the ripple pulse conversion unit 10 of the first embodiment except that the adjustment signal VCA is input to the ripple detection unit 15 to perform signal processing.

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 ripple detection unit 15 of the motor control device 51, in which the ripple detection unit 15 removes a noise component from the adjustment signal VCA by a high-pass filter 28. On the other hand, in this case as well, as described above, the phase difference between the original signal and the filtered signal makes it impossible to successfully remove the distortion component and spike noise due to aging deterioration. Therefore, also in the ripple detection unit 15 of the embodiment, the phase correction unit 41 is provided in parallel with the high-pass filter 28 to adjust the phase of the adjustment signal VCA. In this case, the same AC coupling circuit 42 as in FIG. 9 is used for the phase correction unit 41. As a result, the phase shift that occurs between the signal A that has passed through the high-pass filter 28 and the adjustment signal VCA is corrected, and the waveforms of the signals A and B that are input to the differential amplifier circuit 29 are aligned as in FIG. , Distortion component and spike component are removed.

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 motor control device 51, the phase correction unit 41 is provided in the ripple detection unit 15, the phase of the adjustment signal VCA output from the gain adjustment unit 13 is adjusted, and the adjustment signal VCA and the signal after the filter processing thereof are adjusted. The signal is processed so that there is no phase difference between the signal and the signal. As a result, similarly to the motor control device 1 of the first embodiment, the ripple detection unit 15 can extract only the necessary waveform while absorbing the disturbance of the waveform due to aged deterioration or the like. As a result, in the digital signal conversion unit 16 in the subsequent stage, it is possible to prevent erroneous pulse generation due to the influence of distortion components and spike components, prevent deterioration of ripple detection accuracy due to the influence of aging deterioration, etc., and improve motor control accuracy. Is possible.

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 pulse conversion unit 10, but it is also possible to substitute / realize these functions on software.

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 Motor control device 2 Power supply 3 Brushed DC motor 4 Power supply line 5 Shunt resistance 10 Ripple pulse conversion unit 11 Current detection unit 12 1st smoothing circuit block (1st smoothing unit)
13 Gain adjustment unit 14 2nd smoothing circuit block (2nd smoothing unit)
15 Ripple detection unit 16 Digital signal conversion unit 21 1st control voltage generation circuit 22 1st variable component smoothing circuit 23 Low-pass filter 24 CV inverting circuit 25 Automatic gain adjustment circuit 26 2nd control voltage generation circuit 27 2nd variable component smoothing circuit 28 High-pass filter 29 Differential amplifier circuit (differential amplifier)
31 Phase shift unit 32 Comparator 41 Phase correction unit 42 AC coupling circuit 51 Motor control device 52 Ripple pulse conversion unit 61 High-pass filter CV1 First control voltage CV1'Inverted first control voltage CV2 Second control voltage S0 Ripple component signal S0' Shift signal S1 First smoothing signal S2 Second smoothing signal VCA Adjustment signal Voff1 Bias voltage Vref1 Bias voltage Vref2 Bias voltage fc1 Cutoff frequency fc2 Cutoff frequency

Claims (6)

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. ..
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.
請求項1又は2記載のモータ制御装置において、
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.
請求項1〜3の何れか1項に記載のモータ制御装置において、
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.
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.
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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