JP3114937B2 - Motor control device - Google Patents

Motor control device

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JP3114937B2 JP02320747A JP32074790A JP3114937B2 JP 3114937 B2 JP3114937 B2 JP 3114937B2 JP 02320747 A JP02320747 A JP 02320747A JP 32074790 A JP32074790 A JP 32074790A JP 3114937 B2 JP3114937 B2 JP 3114937B2
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモータ制御装置、特に工作機械等に用いられ
る同期型ACサーボモータの制御装置に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a control device for a synchronous AC servomotor used for a machine tool or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に永久磁石を有する回転子と、3相の巻線を有す
る電機子とを備えた同期型ACサーボモータでは、モータ
の界磁(又は逆起電力)と同相又は逆相の正弦波電流を
モータの電機子巻線に通電する必要があり、そのため
に、例えば特開平2−97293号公報に示すようにモータ
に設けられた界磁の極性切り替わり位置を検出する磁極
センサとエンコーダとを用いて界磁(又は逆起電力)と
同相又は逆相の電流指令を発生する電流指令発生装置RO
Mを備えている。この電流指令発生装置ROMでは、必要と
する正弦波電流指令データを予めテーブル化して記憶素
子に格納しておき、磁極センサよりの信号CSとエンコー
ダの信号ECでロータ回転角度を検出して、このロータ回
転角度から記憶素子の電流指令を検索している。
In general, in a synchronous AC servomotor including a rotor having a permanent magnet and an armature having three-phase windings, a sinusoidal current having the same phase or the opposite phase as the motor field (or back electromotive force) is applied to the motor. It is necessary to energize the armature winding of the motor. For this purpose, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-97293, a magnetic pole sensor for detecting the polarity switching position of the field provided in the motor and an encoder are used. A current command generator RO that generates a current command in phase or opposite phase to magnetism (or back electromotive force)
M is equipped. In the current command generator ROM, the required sine wave current command data is stored in a table in advance and stored in a storage element, and the rotor rotation angle is detected based on the signal CS from the magnetic pole sensor and the signal EC from the encoder. The current command of the storage element is searched from the rotor rotation angle.

この際、磁極センサからの信号CSが界磁(又は逆起電
力)と電流指令の位相を整合するために使われている。
At this time, the signal CS from the magnetic pole sensor is used to match the phase of the field command (or back electromotive force) with the phase of the current command.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

然しながら上記従来の装置では電源投入直後などの磁
極センサ信号CSを検出する前の期間では、電流指令と界
磁(又は逆起電力)の間に位相差が生じ、起動トルクの
減少、モータ効率の低下につながっていた。
However, in the above-described conventional apparatus, a phase difference occurs between the current command and the field (or back electromotive force) during a period immediately before the power is turned on and before the detection of the magnetic pole sensor signal CS, so that the starting torque is reduced and the motor efficiency is reduced. Had led to a decline.

尚、高分解能絶対値エンコーダを用いて直接正弦波指
令データを検索する方式では、エンコーダ自体が高価で
あり、一般的ではない。
In the method of directly searching for sine wave command data using a high-resolution absolute value encoder, the encoder itself is expensive and is not common.

本発明は、高価な高分解能絶対値エンコーダを用いず
に、この起動時などに生じるモータ性能の低下を改善す
るものである。
The present invention is intended to improve the reduction in motor performance that occurs at the time of starting or the like without using an expensive high-resolution absolute value encoder.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のモータ制御装置は、界磁を備えた回転子と該
回転子と空隙を介して配設された3相の巻線を備えた電
機子とを有するモータの界磁磁極位置検出装置の出力変
化を検出するエッジ検出回路と、サインデータを格納し
たROMと、上記エッジ検出回路の出力と上記モータの回
転子軸角度変化を検出するエンコーダの出力を受けて動
作するアップダウンカウンタとを有し、上記磁極位置検
出装置のCS信号を上記ROMの上位アドレスに接続すると
共に、上記アップダウンカウンタの出力を上記ROMの下
位アドレスに接続したモータ制御装置において、上記モ
ータの電流値をデジタル値に変換するA/D変換器と、上
記アップダウンカウンタの初期値設定回路とを設け、起
動直後上記初期値設定回路からの初期化信号により上記
アップダウンカウンタに仮設定されたカウンタの初期値
に対応するモータ電流と、上記CS信号のエッジ検出信号
が出力するまでの期間、上記初期値設定回路により、上
記アップダウンカウンタの値を増加させるように操作
し、該操作により得た上記アップダウンカウンタの値と
上位アドレスに入力されたCS信号により決定されるROM
の出力に対応するモータ電流とを比較し、その差が最も
少なくなるように上記アップダウンカウンタの値を更新
することを特徴とする。
A motor control device according to the present invention is a motor magnetic field pole position detecting device for a motor having a rotor having a magnetic field and an armature having a three-phase winding disposed with the rotor and an air gap. It has an edge detection circuit for detecting an output change, a ROM storing sine data, and an up / down counter that operates upon receiving an output of the edge detection circuit and an output of an encoder for detecting a change in the rotor shaft angle of the motor. Then, in the motor control device in which the CS signal of the magnetic pole position detecting device is connected to the upper address of the ROM and the output of the up / down counter is connected to the lower address of the ROM, the current value of the motor is converted to a digital value. An A / D converter for conversion and an initial value setting circuit for the up / down counter are provided. During the period until the edge detection signal of the CS signal is output and the motor current corresponding to the initial value of the set counter, the initial value setting circuit is operated to increase the value of the up / down counter. ROM determined by the value of the up / down counter obtained by the above and the CS signal input to the upper address
And the value of the up-down counter is updated so as to minimize the difference.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下図面によって本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、CSはモータの回転子軸に設けたCSの
信号(磁極位置検出信号)の入力端子、10はCS信号のエ
ッジ検出回路、30はアップダウンカウンタ、40は初期値
設定回路、50はサインデータを格納したROM、ECはEC信
号(エンコーダ信号)の入力端子を示す。
In FIG. 1, CS is an input terminal of a CS signal (magnetic pole position detection signal) provided on a rotor shaft of a motor, 10 is an edge detection circuit of CS signal, 30 is an up / down counter, 40 is an initial value setting circuit, Reference numeral 50 denotes a ROM storing signature data, and EC denotes an input terminal for an EC signal (encoder signal).

第1図に示したモータ制御装置の基本構成は、モータ
の回転子軸に界磁の磁極位置を検出するコミテーション
センサ(CS)と、回転子軸の位置を細かく検出するエン
コーダ(EC)とを設け、上記ROM50の上位アドレスAdHに
はCS信号を接続し、下位アドレスAdLにはアップダウン
カウンタ30の出力を接続する。CS信号は例えば120度位
相差の3相矩形波信号の場合は回転子が60度回転する毎
に変化する。この変化はエッジ検出回路10で検出されア
ップダウンカウンタ30に送られ、この60度の区間の微細
な変化を、ECからの入力パルスをカウンタ30で計数しRO
M50の下位アドレスに入力することによって上記ROM50か
らICOMとして出力する。
The basic configuration of the motor control device shown in FIG. 1 includes a commutation sensor (CS) for detecting the magnetic pole position of the field on the rotor shaft of the motor, and an encoder (EC) for finely detecting the position of the rotor shaft. The CS signal is connected to the upper address AdH of the ROM 50, and the output of the up / down counter 30 is connected to the lower address AdL. For example, in the case of a three-phase rectangular wave signal having a phase difference of 120 degrees, the CS signal changes every time the rotor rotates 60 degrees. This change is detected by the edge detection circuit 10 and sent to the up / down counter 30.The minute change in the section of 60 degrees is counted by the input pulse from the EC 30 by the counter 30 and RO
By inputting to the lower address of M50, it is output as ICOM from the ROM 50.

このモータは3相のモータであるから、CS信号を発生
するための位置検出装置はCSu,CSv,CSwと3個設けら
れ、この出力は電気角360度を6等分した60度毎に出力
され、ROM50から出力される正弦波は前記CS信号の入力
ごとに更新される。
Since this motor is a three-phase motor, three position detectors CSu, CSv, and CSw are provided to generate the CS signal, and this output is output every 60 degrees obtained by dividing the electrical angle 360 degrees into six equal parts. The sine wave output from the ROM 50 is updated every time the CS signal is input.

そこでサインデータが格納されたROM50に対してエッ
ジ検出信号10に対応するモータの誘起電圧のゼロクロス
点が一致するように調整されていればエッジ検出毎に誘
起電圧と発生する正弦波電圧が同期化して同期運転がで
きる。
Therefore, if the zero cross point of the induced voltage of the motor corresponding to the edge detection signal 10 is adjusted with respect to the ROM 50 in which the sign data is stored, the induced voltage and the generated sine wave voltage are synchronized at each edge detection. Synchronous operation.

このようなモータ制御装置は、CS信号とEC信号から正
弦波信号を得る構成であるから、装置に電源を投入した
直後は回転子が回転していないので上記の正弦波信号は
得られないが、第1図に示すようにCS信号がROM50の上
位アドレスに接続されているので、ROM50からはその時
の回転子位置に対応するCS信号が出力し、このCS信号に
対応したROMの出力に応じてモータに電機子電流が流れ
モータは回転し得る。しかし界磁の位相と電機子電圧の
位相は同じではないので、電流値は大きく発生トルクは
小さいという効率が低い状態で運転することになる。
Since such a motor control device is configured to obtain a sine wave signal from the CS signal and the EC signal, the sine wave signal cannot be obtained because the rotor does not rotate immediately after the power is supplied to the device, but As shown in FIG. 1, since the CS signal is connected to the upper address of the ROM 50, a CS signal corresponding to the rotor position at that time is output from the ROM 50, and according to the output of the ROM corresponding to the CS signal. As a result, an armature current flows through the motor, and the motor can rotate. However, since the phase of the field and the phase of the armature voltage are not the same, the operation is performed in a state where the current value is large and the generated torque is small and the efficiency is low.

第1図に示すモータは同期電動機であって、回転子界
磁の回転と3相固定子に発生する回転界磁が同期して回
転し、負担トルクは、回転界磁と回転子界磁との位相角
に比例するようになっており、又電機子電流も回転界磁
と回転子界磁の位相角に比例することが知られている。
そして電機子の回転界磁と回転子界磁との位相角が最小
のときには電機子電流が最小となることも知られてい
る。
The motor shown in FIG. 1 is a synchronous motor, in which the rotation of the rotor field and the rotation field generated in the three-phase stator rotate in synchronization, and the burden torque is controlled by the rotation field and the rotor field. It is known that the armature current is also proportional to the phase angle between the rotor field and the rotor field.
It is also known that the armature current is minimized when the phase angle between the rotation field of the armature and the rotor field is minimum.

本発明においては、上記の効率が低い状態を解消して
界磁の位相と電機子電圧の位相を整合させて正常な運転
状態にするため、第1図及び第2図に示すように電機子
電流imanをA/D変換するA/D変換器と、上記アップダウン
カウンタ30の初期値設定回路40とを設け、電源を投入し
た直後、初期値設定回路40からアップダウンカウンタ30
に初期化信号を送ってCS信号で区分された60度の中央
値、即ち+30度と−30度の中間に設定して初期化し、RO
M50からこの初期値に対応する出力ICOMを出力し、この
出力に応じて電機子電流を流し、この電流を初期電流と
して受け入れる。
In the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, in order to eliminate the above-mentioned low efficiency state and to match the phase of the field and the phase of the armature voltage to achieve a normal operation state, as shown in FIGS. An A / D converter for A / D converting the current iman and an initial value setting circuit 40 for the up / down counter 30 are provided.
To the median of 60 degrees divided by the CS signal, that is, set to an intermediate value between +30 degrees and -30 degrees, and initialize the RO
An output ICOM corresponding to this initial value is output from M50, an armature current is caused to flow according to this output, and this current is accepted as an initial current.

次に、ROM50の上位アドレスに入力されているCS信号
によりROM50から出力されたICOMに応じて電機子電流が
流れ、該電流を検出して得た値imanをA/D変換したディ
ジタル信号imdを初期値設定回路40が受入れ、該電流値
を今の電流値としてCS信号のエッジ検出回路10からの信
号が無ければ上記初期電流値と比較し、今の電流値が初
期値の電流値より大きい場合は上記アップダウンカウン
タ30の値を減少する方向に更新し、再度エッジ検出信号
が無いときは次の電流値を今の電流値として取り込み、
前電流値と比較し、今の電流値が直前の電流値より小さ
ければアップダウンカウンタ30の値が増加するようにし
て繰り返し調整し、今の電流値と前電流値が一致したと
きは初期値設定を完了する。
Next, an armature current flows according to the ICOM output from the ROM 50 by the CS signal input to the upper address of the ROM 50, and a digital signal imd obtained by A / D converting a value iman obtained by detecting the current is obtained. The initial value setting circuit 40 accepts the current value and compares it with the initial current value if there is no signal from the edge detection circuit 10 of the CS signal as the current current value, and the current value is larger than the current value of the initial value. In this case, the value of the up / down counter 30 is updated in a decreasing direction, and when there is no edge detection signal again, the next current value is taken in as the current current value.
The current value is compared with the previous current value, and if the current value is smaller than the previous current value, the value of the up / down counter 30 is repeatedly adjusted so as to increase.If the current value matches the previous current value, the initial value is set. Complete the settings.

ROM50からの正弦波信号はアップダウンカウンタ30の
出力により読み出されるもので、アップダウンカウンタ
30の値が増加すると正弦波信号の位相が進み、値が減少
すると位相が遅れるので、電機子電流値が減少するよう
にこのアップダウンカウンタ30の値を調節すれば、電流
値が最も小さいときは今の電流値と前電流値との差が無
くなったときで界磁と電機子電圧の位相が一致した状態
となり同期運転が可能となる。
The sine wave signal from the ROM 50 is read by the output of the up / down counter 30, and the up / down counter
When the value of 30 increases, the phase of the sine wave signal advances, and when the value decreases, the phase lags.If the value of this up-down counter 30 is adjusted so that the armature current value decreases, the current value is minimized. When the difference between the current value and the previous current value disappears, the phase of the field and the armature voltage match, and synchronous operation becomes possible.

エッジ信号検出回路10でエッジ信号を検出したときは
界磁と電機子電圧の位相が一致しているので、電流比較
をすることなく初期値設定を終了する。
When the edge signal is detected by the edge signal detection circuit 10, since the phases of the field and the armature voltage match, the initial value setting ends without comparing the current.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に成るモータ制御装置は、上記のような構成で
あるから電源投入の直後で界磁の位相と電機子電圧の位
相が不一致の状態で、正弦波信号を格納したROM50の内
容を読み出すためのアップダウンカウンタ30の内容を、
電機子電流が最小となるように制御して位相を界磁の位
相と一致せしめて同期運転が可能となるようにでき、回
転子が回転しない間に初期値設定が終了するので応答は
極めて速いという大きな利益がある。
Since the motor control device according to the present invention is configured as described above, the phase of the field and the phase of the armature voltage do not match immediately after power-on, and the content of the ROM 50 storing the sine wave signal is read. The contents of the up / down counter 30
The armature current is controlled to a minimum so that the phase matches the phase of the field so that synchronous operation is possible. Since the initial value setting is completed before the rotor rotates, the response is extremely fast. There is a great benefit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のモータ制御装置のブロック線図、第2
図は初期値設定のフローチャートである。 10……検出回路、20……変換器、30……カウンタ、40…
…初期値設定回路、50……ROM。
FIG. 1 is a block diagram of a motor control device according to the present invention.
The figure is a flowchart of the initial value setting. 10 ... Detector circuit, 20 ... Converter, 30 ... Counter, 40 ...
... Initial value setting circuit, 50 ... ROM.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】界磁を備えた回転子と該回転子と空隙を介
して配設された3相の巻線を備えた電機子とを有するモ
ータの界磁磁極位置検出装置の出力変化を検出するエッ
ジ検出回路と、サインデータを格納したROMと、上記エ
ッジ検出回路の出力と上記モータの回転子軸角度変化を
検出するエンコーダの出力を受けて動作するアップダウ
ンカウンタとを有し、上記磁極位置検出装置のCS信号を
上記ROMの上位アドレスに接続すると共に、上記アップ
ダウンカウンタの出力を上記ROMの下位アドレスに接続
したモータ制御装置において、上記モータの電流値をデ
ジタル値に変換するA/D変換器と、上記アップダウンカ
ウンタの初期値設定回路とを設け、起動直後上記初期値
設定回路からの初期化信号により上記アップダウンカウ
ンタに仮設定されたカウンタの初期値に対応するモータ
電流と、上記CS信号のエッジ検出信号が出力するまでの
期間、上記初期値設定回路により、上記アップダウンカ
ウンタの値を増加させるように操作し、該操作により得
た上記アップダウンカウンタの値と上位アドレスに入力
されたCS信号により決定されるROMの出力に対応するモ
ータ電流とを比較し、その差が最も少なくなるように上
記アップダウンカウンタの値を更新することを特徴とす
るモータ制御装置。
An output change of a magnetic field pole position detecting device of a motor having a rotor having a magnetic field and an armature having a three-phase winding disposed with an air gap between the rotor and the rotor. An edge detection circuit for detecting, a ROM storing sine data, and an up / down counter that operates by receiving an output of the edge detection circuit and an output of an encoder for detecting a change in the rotor shaft angle of the motor, A motor control device that connects the CS signal of the magnetic pole position detecting device to the upper address of the ROM and connects the output of the up / down counter to the lower address of the ROM converts the current value of the motor into a digital value. / D converter and an initial value setting circuit for the up / down counter, and a counter temporarily set in the up / down counter by an initialization signal from the initial value setting circuit immediately after startup. The motor current corresponding to the initial value of and the period until the edge detection signal of the CS signal is output, by the initial value setting circuit, to increase the value of the up-down counter, obtained by the operation Comparing the value of the up / down counter with the motor current corresponding to the output of the ROM determined by the CS signal input to the upper address, and updating the value of the up / down counter so that the difference is minimized. A motor control device characterized by the above-mentioned.
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