JP3362337B2 - Brushless DC motor drive controller - Google Patents

Brushless DC motor drive controller

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JP3362337B2
JP3362337B2 JP06680699A JP6680699A JP3362337B2 JP 3362337 B2 JP3362337 B2 JP 3362337B2 JP 06680699 A JP06680699 A JP 06680699A JP 6680699 A JP6680699 A JP 6680699A JP 3362337 B2 JP3362337 B2 JP 3362337B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスDCモ
ータを矩形波を用いて駆動制御するブラシレスDCモー
タ駆動制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor drive control device for driving and controlling a brushless DC motor using a rectangular wave.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、自動車のパワーステアリング装
置の駆動源として用いられているブラシレスDCモータ
は、3相以上の励磁相を有するモータであり、その駆動
は矩形波状の励磁電流によって行われる。
2. Description of the Related Art For example, a brushless DC motor used as a drive source for an automobile power steering apparatus is a motor having three or more excitation phases, and its drive is performed by a rectangular wave excitation current.

【0003】5相ブラシレスDCモータの場合、モータ
駆動回路(モータ駆動制御装置)は、モータの回転子
(ロータ)の外周面を電気角で72度ずつ隔離して取り
囲むように配設された5相(以下、これらをa相〜e相
という)の励磁コイルa〜eに対し、マイクロコンピュ
ータ等の制御回路による制御下で、4相同時に励磁する
4相励磁方式により、コイルを1相ずつ順次切り換えて
矩形波電流で励磁し、ロータを回転駆動させる。
In the case of a five-phase brushless DC motor, the motor drive circuit (motor drive control device) is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the motor rotor (rotor) at an electrical angle of 72 degrees. With respect to the exciting coils a to e of phases (hereinafter, referred to as a phase to e phase), the coils are sequentially phase-by-phase by a 4-phase excitation method in which four phases are simultaneously excited under the control of a control circuit such as a microcomputer. It is switched and excited by a rectangular wave current, and the rotor is driven to rotate.

【0004】この4相励磁方式では、モータ電流は5相
のうちの4つの相に流れることになるが、各相にバラン
スよく電流を流すために、各励磁コイルの抵抗は全て等
しくなるように形成されている。なお、5相ブラシレス
DCモータの4相励磁方式において、5相のうちでモー
タ電流の流れない相を「OFF相」という。ブラシレス
DCモータに対する通常の矩形波駆動では、「Hig
h」及び「Low」で成るパルス幅変調(PWM)のう
ちパルスを「Low」にし、電流値を零にする相を「O
FF相」と定義する。
In this four-phase excitation method, the motor current flows in four of the five phases, but in order to flow the current in a well-balanced manner in each phase, the resistance of each excitation coil should be equal. Has been formed. In the four-phase excitation method of the five-phase brushless DC motor, a phase in which no motor current flows among the five phases is called an “OFF phase”. In a normal rectangular wave drive for a brushless DC motor, "High
Of the pulse width modulation (PWM) consisting of "h" and "Low", the phase that makes the pulse "Low" and the current value becomes zero is "O".
FF phase ”.

【0005】図7は、従来の5相ブラシレスDCモータ
駆動制御装置における各励磁コイルの相電流波形とトル
ク波形を示す特性図である。この図に示すように、従来
の5相ブラシレスDCモータ駆動制御装置において、O
FF相の通電期間の終了は次の転流が始まるまでであ
る。なお、OFF相の通電期間は、転流後、OFF相に
PWM信号を与える期間をいう。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a phase current waveform and a torque waveform of each exciting coil in the conventional five-phase brushless DC motor drive control device. As shown in this figure, in the conventional 5-phase brushless DC motor drive control device,
The energization period of the FF phase ends until the next commutation starts. The OFF-phase energization period is a period in which a PWM signal is applied to the OFF-phase after commutation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ブラシレスDCモータ駆動制御装置では、OFF相のパ
ルス幅変調(PWM)駆動における通電期間の終了は次
の転流が始まるまでであるが、モータの回転速度が小さ
い場合(2つの転流の間の時間が長い場合)は、次の転
流が始まるまでにOFF相の電流が既にPWM駆動にお
ける断続電流モードになり、OFF相のこの残留電流が
零に近づくが、零にはならない。なお、断続電流モード
とは、電流が連続的な波形にならない現象をいう。OF
F相の通電を完全に終了させない限り、残留電流が流れ
つづけ、その残留電流で生じた電磁トルクはモータ全体
の電磁トルクを減らす影響がある。
However, in the conventional brushless DC motor drive controller, although the energization period in the OFF phase pulse width modulation (PWM) drive ends until the next commutation starts, When the rotation speed is low (when the time between two commutations is long), the current in the OFF phase is already in the intermittent current mode in PWM drive by the time the next commutation starts, and this residual current in the OFF phase is It approaches zero, but it does not. The intermittent current mode is a phenomenon in which the current does not have a continuous waveform. OF
Unless the F-phase energization is completely terminated, the residual current continues to flow, and the electromagnetic torque generated by the residual current has the effect of reducing the electromagnetic torque of the entire motor.

【0007】したがって、次の転流が始まる時に、本来
トルク波形がつながっているべき所に図6に示すような
トルク波形の段差が発生する。特に、モータのトルク定
数が大きく、残留電流も大きい場合は、そのトルクの段
差が大きく、その段差の影響が無視できない状態となる
ことが発生する。
Therefore, when the next commutation starts, a step of the torque waveform as shown in FIG. 6 occurs at the place where the torque waveform should have been originally connected. In particular, when the torque constant of the motor is large and the residual current is also large, the step of the torque is large, and the effect of the step may not be negligible.

【0008】そのトルクの段差は、モータ回転時の振動
と騒音の発生原因になる。また、パワーステアリング装
置用のブラシレスDCモータの場合は、ハンドルをゆっ
くり回転させる時に、そのトルクの段差が操舵フィーリ
ングに影響するとともに、騒音の発生原因になってしま
う。
The difference in torque causes vibration and noise when the motor rotates. Further, in the case of a brushless DC motor for a power steering device, when the steering wheel is slowly rotated, the difference in torque affects the steering feeling and causes noise.

【0009】本発明は上述のような事情からなされたも
のであり、本発明の目的は、ブラシレスDCモータを矩
形波を用いて駆動制御する場合において、段差的なトル
クの変動を抑制することができるブラシレスDCモータ
駆動制御装置を提供することにある。
The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to suppress stepwise torque fluctuations when driving and controlling a brushless DC motor using a rectangular wave. (EN) Provided is a brushless DC motor drive control device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、ブラシレスD
Cモータの励磁コイルにおける転流相の電流合計値が変
化しないように、転流相の電流の変化率を制御するブラ
シレスDCモータ駆動制御装置に関し、本発明の上記目
的は、前記励磁コイルにおける転流相の中のOFF相の
残留電流を零にするように、前記励磁コイルにおける
OFF相へのパルス幅変調による駆動電流を供給す
電期間を当該OFF相の電流が残留電流に到達した
時に制限することにより、前記残留電流を遮断し、前記
通電期間を前記OFF相の電流が零に到達した時に終了
させることによって達成される。OFF相につづけて与
えるPWM信号をLowに変えることは、OFF相の通
電期間を制限することである。
The present invention is a brushless D
The present invention relates to a brushless DC motor drive control device that controls the rate of change of the current in the commutation phase so that the total value of the commutation phase current in the excitation coil of the C motor does not change. the residual current of the OFF phases in the Nagaresho to zero, before the said excitation coil
It supplies the driving current by pulse width modulation of the serial OFF phase
Between conductible period, current of the OFF phase has reached the residual current
By limiting the time, the residual current is cut off,
The energization period ends when the OFF-phase current reaches zero.
It is achieved by Changing the PWM signal applied to the OFF phase to Low is to limit the energization period of the OFF phase.

【0011】[0011]

【0012】また、本発明の上記目的は、転流始めから
前記OFF相の電流が前記残留電流に到達するまでの時
間は、前記OFF相の等価回路の電気的時定数及び抵抗
値と、転流時の前記OFF相に加えるPWMデューティ
比と、前記ブラシレスDCモータのモータ逆起電圧と、
前記パルス幅変調用の回路についての電源電圧であるD
Cライン電圧と、前記転流時の初期電流値と、に基づい
算出され、前記時間が経過した時点で、前記OFF相
の電流が遮断されるようにすることによってより効果的
に達成される。
Further, the above object of the present invention is that the time from the start of commutation until the current in the OFF phase reaches the residual current is equal to the electrical time constant and resistance value of the equivalent circuit in the OFF phase. a PWM duty ratio applied to the OFF phase during flow, the motor counter electromotive voltage of the brushless DC motor,
The power supply voltage D for the circuit for pulse width modulation
And C line voltage, the initial current value at the time of the commutation, is calculated based on, at the time when the time has elapsed, the OFF phase
This is achieved more effectively by allowing the current to be cut off .

【0013】このような本発明のブラシレスDCモータ
駆動制御装置によれば、ブラシレスDCモータの回転速
度が小さい場合は、転流相におけるOFF相へのPWM
による駆動電流を供給する期間(通電期間)をOFF相
の電流が零に到達した時に終了させることができ、これ
によって、次の転流位置において、前の転流時に生じる
OFF相の残留電流を零にすることができるので、ブラ
シレスDCモータのトルク波形に段差が生じることを抑
制することができる。ここで、OFF相の電流が零に到
達した時点は、OFF相の等価回路の電気的時定数及び
抵抗値と、転流時の前記OFF相に加えるPWMデュー
ティ比と、ブラシレスDCモータのモータ逆起電圧と、
前記パルス幅変調用の回路についての電源電圧であるD
Cライン電圧と、転流時の初期電流値と、に基づいて判
断することができる。
According to the brushless DC motor drive controller of the present invention as described above, when the rotation speed of the brushless DC motor is low, the PWM is switched to the OFF phase in the commutation phase.
The period (energization period) for supplying the drive current can be terminated when the current in the OFF phase reaches zero, whereby the residual current in the OFF phase generated during the previous commutation at the next commutation position can be eliminated. Since it can be zero, it is possible to suppress the occurrence of a step in the torque waveform of the brushless DC motor. Here, when the current of the OFF phase reaches zero, the electrical time constant and resistance value of the equivalent circuit of the OFF phase, the PWM duty ratio applied to the OFF phase at the time of commutation, and the motor reverse of the brushless DC motor. Electromotive force,
The power supply voltage D for the circuit for pulse width modulation
It can be determined based on the C line voltage and the initial current value during commutation.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】この実施形態では、5相のブラシレスDC
モータの駆動制御装置を例として説明する。本発明は、
多相励磁ブラシレスDCモータについて実施でき、例え
ば、3相のブラシレスDCモータの場合でも同様に実施
できる。また、OFF相の電流が零に到達したことを検
出する手段は、いくつかあるが、本実施形態では後述の
「モデルベース」で予測する。
In this embodiment, five-phase brushless DC
A motor drive control device will be described as an example. The present invention is
It can be implemented for a multi-phase excitation brushless DC motor, and can be similarly implemented for a three-phase brushless DC motor. Further, there are some means for detecting that the OFF-phase current has reached zero, but in the present embodiment, prediction is made on a "model basis" described later.

【0016】図6は、本実施形態のブラシレスDCモー
タ駆動制御装置の概要を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an outline of the brushless DC motor drive controller of this embodiment.

【0017】モータ駆動制御装置20は、図6に示すよ
うに、制御回路21、FETゲート駆動回路22、モー
タ駆動回路23、電流検出回路24及びロータ位置検出
回路25で構成されている。
As shown in FIG. 6, the motor drive control device 20 comprises a control circuit 21, an FET gate drive circuit 22, a motor drive circuit 23, a current detection circuit 24 and a rotor position detection circuit 25.

【0018】制御回路21は、例えばマイクロコンピュ
ータで構成され、定電圧源26から一定電圧が供給され
る。制御回路21には、外部回路27から電流指令Ire
fが入力され、電流検出回路24からモータ電流検出値
I、ロータ位置検出回路25からロータ位置信号Sa-e
(=Sa,・・・・,Se)がそれぞれ入力される。制御回路
21は、これらの入力信号に基づいて、モータ駆動回路
23からモータのコイル回路12に供給される駆動電流
を制御する。
The control circuit 21 is composed of, for example, a microcomputer and is supplied with a constant voltage from a constant voltage source 26. The control circuit 21 receives the current command Ire from the external circuit 27.
f is input, the motor current detection value I is output from the current detection circuit 24, and the rotor position signal Sa-e is input from the rotor position detection circuit 25.
(= Sa, ..., Se) are input respectively. The control circuit 21 controls the drive current supplied from the motor drive circuit 23 to the coil circuit 12 of the motor based on these input signals.

【0019】ここで、前述の電動パワーステアリング装
置の駆動源として上記5相ブラシレスモータが用いられ
る場合、外部回路27は、自動車の変速機の出力軸の回
転数に応じたパルス信号を発生する車速センサの出力か
ら求められる車速検出値Vと、ステアリングホィールの
入力軸に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ
の出力から求められるトルクの方向を含む検出値Tとか
ら、特性線図を参照して対応するモータ電流値を検索
し、これを電流指令値信号Irefとして出力するように
構成される。これは、上記動作を実行するCPUなどの
回路で構成可能であるが、この回路に代えて、上記車速
センサ及びトルクセンサの各出力を制御回路21に入力
し、ここで電流指令Irefを生成するように構成しても
よい。
When the above-mentioned five-phase brushless motor is used as a drive source for the electric power steering device, the external circuit 27 generates a pulse signal corresponding to the rotation speed of the output shaft of the transmission of the vehicle. Referring to a characteristic diagram from a vehicle speed detection value V obtained from the output of the sensor and a detection value T including the direction of the torque obtained from the output of the torque sensor for detecting the steering torque applied to the input shaft of the steering wheel. To retrieve a corresponding motor current value and output it as a current command value signal Iref. This can be configured by a circuit such as a CPU that executes the above operation. Instead of this circuit, each output of the vehicle speed sensor and the torque sensor is input to the control circuit 21, and the current command Iref is generated here. It may be configured as follows.

【0020】上記モータ駆動回路23は、電源供給側
(上段側)に5個,アース側(下段側)に5個の合計1
0個のトランジスタ(電界効果トランジスタFET)Ta
1〜Te1,Ta2〜Te2 で構成されている。これら10個の
トランジスタTa1〜Te1,Ta2〜Te2は、上段側と下段側と
で対応するトランジスタが直列接続され、これら直列接
続のトランジスタ対(Ta1−Ta2、Tb1−Tb2、Tc1−Tc2、T
d1−Td2、Te1−Te2)の各々の上段側端子は制御回路21
に、下段側端子は電流検出回路24に、それぞれ接続さ
れると共に、各トランジスタ対の接続部は、各励磁コイ
ル6a〜6eの外端(スター結線の中心側とは逆側)と
接続されている。そして、トランジスタTa1〜Te2の各々
のゲート電圧は、ロータ位置検出回路25からの検出信
号Sa-eに基づいて、制御回路21により制御される。
The motor drive circuit 23 comprises five on the power supply side (upper side) and five on the ground side (lower side) for a total of one.
0 transistors (field effect transistor FET) Ta
It is composed of 1 to Te1 and Ta2 to Te2. These ten transistors Ta1 to Te1 and Ta2 to Te2 have corresponding transistors connected in series on the upper side and the lower side, and these transistor pairs (Ta1-Ta2, Tb1-Tb2, Tc1-Tc2, T1) connected in series.
The upper side terminals of d1−Td2 and Te1−Te2) are the control circuit 21.
In addition, the lower terminal is connected to the current detection circuit 24, and the connection part of each transistor pair is connected to the outer ends of the exciting coils 6a to 6e (the side opposite to the center side of the star connection). There is. The gate voltage of each of the transistors Ta1 to Te2 is controlled by the control circuit 21 based on the detection signal Sa-e from the rotor position detection circuit 25.

【0021】制御回路21は、上記ロータ位置検出回路
25から送られる検出信号Sa-eの組合わせに対し、所
定のゲート設定テーブルに基づいて、対応するゲート信
号Ga1〜Ge2をFETゲート駆動回路22に送る。また、
制御回路21は、前述した入力信号に基づいて、電流制
御によりモータ駆動用電圧指令信号を生成し、この電圧
指令信号に基づいてパルス幅変調(Pulse Width Modula
tion)信号及びゲート駆動信号G1-10(=Ga1〜Ge2)を
生成し、FETゲート駆動回路22に供給する。
The control circuit 21 outputs corresponding gate signals Ga1 to Ge2 to the FET gate drive circuit 22 based on a predetermined gate setting table for the combination of the detection signals Sa-e sent from the rotor position detection circuit 25. Send to. Also,
The control circuit 21 generates a motor driving voltage command signal by current control based on the above-mentioned input signal, and based on this voltage command signal, pulse width modulation (Pulse Width Modula).
signal) and a gate drive signal G1-10 (= Ga1 to Ge2) are generated and supplied to the FET gate drive circuit 22.

【0022】<OFF相の残留電流に関する説明> OFF相(例えば図4のd相)に対するPWM信号のデ
ューティ比(Duty)は、下記数1で表わされる。
<Description of Residual Current in OFF Phase> The duty ratio (Duty 2 ) of the PWM signal for the OFF phase (for example, the d phase in FIG. 4) is expressed by the following mathematical expression 1.

【0023】[0023]

【数1】Duty2=0.5+Km・ω/2Vb ここで、Kmはモータの定数[volt・sec]であり、ω
はモータの回転角速度であり、Vbはモータの励磁コイ
ルに印加される電源電圧である。
[Formula 1] Duty2 = 0.5 + Km · ω / 2Vb Here, Km is a constant of the motor [volt · sec], and ω
Is the rotational angular velocity of the motor, and Vb is the power supply voltage applied to the excitation coil of the motor.

【0024】ここで、モータの回転速度が遅いときは、
Km・ω/2Vb≒0となるので、デューティ比Duty2
≒0.5=50% となる。
Here, when the rotation speed of the motor is slow,
Since Km · ω / 2Vb≈0, the duty ratio Duty2
≈0.5 = 50%.

【0025】図1は、OFF相の励磁コイルのPWM−
ON時についての等価回路を示す回路図である。図2
は、OFF相の励磁コイルのPWM−OFF時について
の等価回路を示す回路図である。各相の励磁コイルの中
心接続点(各相の合流点)の電圧Vnは、近似的に0.
5Vbとなる。
FIG. 1 shows the PWM-of the OFF phase exciting coil.
It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit at the time of ON. Figure 2
[Fig. 6] is a circuit diagram showing an equivalent circuit at the time of PWM-OFF of an OFF-phase exciting coil. The voltage Vn at the center connection point (confluence point of each phase) of the exciting coils of each phase is approximately 0.
It becomes 5Vb.

【0026】例えば、OFF相のPWMにおけるデュー
ティ比(Duty)が50%の場合は、OFF相の励磁コ
イルの端子dに直流ラインの電圧Vbと零とが交互に印
加される。図1及び図2に示す等価回路により、モータ
の回転角速度ωが約ゼロであって、OFF相の励磁コイ
ルに印加された電圧がVd−Vnのときは、OFF相の
励磁コイルに流れる電流idは図3に示すようになる。
For example, when the duty ratio (Duty 2 ) in the PWM of the OFF phase is 50%, the DC line voltage Vb and zero are alternately applied to the terminal d of the OFF phase exciting coil. According to the equivalent circuits shown in FIGS. 1 and 2, when the rotational angular velocity ω of the motor is about zero and the voltage applied to the OFF-phase exciting coil is Vd−Vn, the current id flowing in the OFF-phase exciting coil Is as shown in FIG.

【0027】図3に示すように、OFF相に印加された
電圧(Vd−Vn)の平均値は零であるが、OFF相の
励磁コイルに流れる電流idの平均値は零ではない。そ
のOFF相の電流idの平均値(残留電流の平均値)の
大きさは、OFF相のPWMにおけるデューティ比(Du
ty)と、OFF相の励磁コイルの等価回路における抵
抗値と、OFF相の励磁コイルの電気的時定数と、OF
F相の励磁コイルの逆起電圧と、パルス幅変調用の回路
についての電源電圧であるDCライン電圧等とに関係す
る。
As shown in FIG. 3, the average value of the voltage (Vd-Vn) applied to the OFF phase is zero, but the average value of the current id flowing in the OFF phase exciting coil is not zero. The magnitude of the average value of the OFF phase current id (average value of the residual current) is determined by the duty ratio (Du
ty 2 ), the resistance value in the equivalent circuit of the OFF phase exciting coil, the electrical time constant of the OFF phase exciting coil, and OF
It is related to the back electromotive voltage of the F-phase exciting coil and the DC line voltage which is the power supply voltage for the circuit for pulse width modulation.

【0028】<残留電流によるトルク段差の発生>図4
は、OFF相の励磁コイルに流れる電流idの平均値
(残留電流の平均値)が零になるとした場合、すなわち
の残留電流を無視した場合の各励磁コイルの相電流波形
とトルク波形を示す特性図である。この場合は、転流位
置においてもトルク波形は連続である。
<Generation of torque step due to residual current> FIG.
Is a characteristic showing the phase current waveform and torque waveform of each exciting coil when the average value of the current id flowing in the OFF-phase exciting coil (average value of the residual current) is zero, that is, when the residual current is ignored. It is a figure. In this case, the torque waveform is continuous even at the commutation position.

【0029】残留電流を考慮した場合の各励磁コイルの
相電流波形とトルク波形は、図7に示すようになる。こ
の場合は、残留電流の影響で転流位置においてトルク波
形に段差が発生してしまう。
FIG. 7 shows the phase current waveform and the torque waveform of each exciting coil when the residual current is taken into consideration. In this case, the residual current causes a step difference in the torque waveform at the commutation position.

【0030】 <OFF相の電流が零に到達する時間の推定> ブラシレスDCモータの転流時(例えば、図6の上段側
FETを通っている相電流id=>iaの転流時であ
り、iaはA相の電流を示す。)、OFF相の電流id
がダイオードを通ってDCラインの電圧Vbのグランド
につながり、Y結線の中心点電圧はVn(≒1/2*V
b)、コイルの逆起電圧はEdである。PWMの周期が
OFF相コイルの等価回路の電気的時定数より十分小さ
い場合は、OFF相のコイルの端子に印加される電圧V
dは、下記数2で近似的に表わすことができる。
<Estimation of Time when OFF-Phase Current Reaches Zero> At the time of commutation of the brushless DC motor (for example, at the time of commutation of the phase current id => ia passing through the upper FET of FIG. 6, ia indicates the A-phase current.), the OFF-phase current id
Is connected to the ground of the DC line voltage Vb through a diode, and the center point voltage of the Y connection is Vn (≒ 1/2 * V
b), the back electromotive force of the coil is Ed. When the PWM cycle is sufficiently smaller than the electrical time constant of the equivalent circuit of the OFF phase coil, the voltage V applied to the terminals of the OFF phase coil
d can be approximately expressed by the following mathematical expression 2.

【0031】[0031]

【数2】Vd=Vb*Duty2 したがって、PWMの周期がOFF相コイルの等価回路
の時定数より十分小さい場合のOFF相の励磁コイルの
等価回路は、OFF相のPWM−ON時の等価回路であ
る図1とPWM−OFF時の等価回路である図2とを合
わせた図5に示す等価回路で表わすことができる。
[Equation 2] Vd = Vb * Duty2 Therefore, when the PWM cycle is sufficiently smaller than the time constant of the equivalent circuit of the OFF-phase coil, the equivalent circuit of the OFF-phase exciting coil is the equivalent circuit of the OFF-phase PWM-ON. It can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. 5, which is a combination of FIG. 1 and FIG. 2 which is an equivalent circuit at the time of PWM-OFF.

【0032】したがって、OFF相の励磁コイルに印加
された電圧Voffの合計は、下記数3に示すようにな
る。
Therefore, the total of the voltage Voff applied to the OFF phase exciting coil is as shown in the following expression 3.

【0033】[0033]

【数3】Voff=Vd−Vn−Ed OFF相の励磁コイルの電圧Voffを示す方程式は下記
数4で表わせる。OFF相の励磁コイルの電流id
(t)は下記数5で表わせる。
## EQU3 ## Voff = Vd-Vn-Ed The equation showing the voltage Voff of the exciting coil in the OFF phase can be expressed by the following equation 4. OFF phase exciting coil current id
(T) can be expressed by the following equation 5.

【0034】[0034]

【数4】Voff=Vd−Vn−Ed=Lm*(did/d
t)+id*R
## EQU00004 ## Voff = Vd-Vn-Ed = Lm * (did / d
t) + id * R

【数5】 ここで、OFF相の励磁コイルにおける転流の始まる時
の初期電流id(0)=Idc/2,OFF相の励磁コ
イルの電気的時定数T=Lm/Rとする。
[Equation 5] Here, the initial current id (0) at the start of commutation in the OFF phase exciting coil is Idc / 2, and the electrical time constant of the OFF phase exciting coil is T = Lm / R.

【0035】上述のOFF相の励磁コイルの等価電圧V
offとOFF相の励磁コイルの等価回路の抵抗により、
コイル電流idは、Idc/2=>0 [A]まで下が
る。ここで、Idcはモータの励磁電流の合計値であ
る。
Equivalent voltage V of the OFF phase exciting coil described above
By the resistance of the equivalent circuit of the off and OFF phase exciting coils,
The coil current id drops to Idc / 2 => 0 [A]. Here, Idc is the total value of the exciting current of the motor.

【0036】ただし、Vd=Vb*Duty2,Vn=
0.5Vb,Ed=Km*ω/2である。OFF相の励
磁コイルの電流id(t)は、id(0)=Idc/2
からid(t1)≒0まで下がるのに必要な時間は、O
FF相の励磁コイルの等価回路の電気的時定数T及び抵
抗Rと、転流時のOFF相の励磁コイルに加えたPWM
デューティDuty2と、モータ逆起電圧EdとDCラ
イン電圧Vbと転流時の初期電流値id(0)等と、に
より決まる。
However, Vd = Vb * Duty2, Vn =
0.5Vb, Ed = Km * ω / 2. The current id (t) of the OFF phase excitation coil is id (0) = Idc / 2
The time required to go from id to id (t1) ≈0 is O
Electrical time constant T and resistance R of the equivalent circuit of the FF phase exciting coil, and PWM applied to the OFF phase exciting coil during commutation
It is determined by the duty Duty2, the motor back electromotive force Ed, the DC line voltage Vb, the initial current value id (0) during commutation, and the like.

【0037】ここで、PWM信号のデューティ比(Duty
)を表わす上記数1によれば、Duty=0.5+Km
・ω/2Vbの場合は、コイル端子dに印加される電圧
Vd=0.5・Vb+Km・ω/2となる。したがっ
て、OFF相の励磁コイルに印加される電圧Voffは0
[V]となり、OFF相の励磁コイルの電流id(t)
は、下記数6に示すようになる。
Here, the duty ratio of the PWM signal (Duty
According to the above equation 1 representing 2 ), Duty 2 = 0.5 + Km
In the case of ω / 2Vb, the voltage applied to the coil terminal d is Vd = 0.5 · Vb + Km · ω / 2. Therefore, the voltage Voff applied to the OFF phase exciting coil is 0.
It becomes [V], and the current id (t) of the OFF phase exciting coil
Becomes as shown in the following Expression 6.

【0038】[0038]

【数6】 ここで、初期電流id(0)=Idc/2,電気的時定
数T=Lm/Rとする。
[Equation 6] Here, initial current id (0) = Idc / 2, electrical time constant T = Lm / R.

【0039】上記数6によって、OFF相の励磁コイル
の電流id(t)が転流の始まる時の初期電流id
(0)のn[%]になるまで下がるのに必要な時間は、
下記数7で求められる。
According to the above equation 6, the current id (t) of the OFF-phase exciting coil is the initial current id when commutation starts.
The time required to decrease to n [%] of (0) is
It is calculated by the following formula 7.

【0040】[0040]

【数7】t=−T*ln(n%) 例えば、転流を始める時のOFF相の励磁コイルの初期
電流id(0)の5%になるまで下げるのに必要な時間
は、OFF相の等価回路の電気的時定数(T=Lm/
R)の約3倍である。
T = −T * ln (n%) For example, the time required to reduce the initial current id (0) of the exciting coil in the OFF phase at the start of commutation to 5% is the OFF phase. Electrical circuit of the equivalent circuit (T = Lm /
R) is about 3 times.

【0041】<OFF相の通電期間の制限>ブラシレス
DCモータの回転速度が遅いときは、転流が始まってか
らOFF相の励磁コイルをPWMで駆動し、次の転流が
始まる前に、OFF相へのPWMによる電流供給を完全
に遮断する。すなわち、OFF相の励磁コイルの等価回
路の電気的時定数T及び抵抗Rと、転流時にOFF相の
励磁コイルに加えたPWMにおけるデューティ比Duty2
と、モータ逆起電圧Edと、DCライン電圧Vbと、O
FF相の励磁コイルにおいて転流が始まる時の初期電流
id(0)等とに基づいて、OFF相の励磁コイルをP
WMで駆動する期間である通電期間を決定し、その通電
期間以外はOFF相へのPWMでの電流供給を完全にO
FFさせる。
<Limit of OFF-phase energization period> When the rotation speed of the brushless DC motor is slow, the OFF-phase exciting coil is driven by PWM after the commutation starts, and the OFF-phase is turned off before the next commutation starts. Completely cut off the PWM current supply to the phase. That is, the electrical time constant T and resistance R of the equivalent circuit of the OFF-phase exciting coil and the duty ratio Duty2 in PWM applied to the OFF-phase exciting coil during commutation.
, Motor back electromotive force Ed, DC line voltage Vb, O
Based on the initial current id (0) when commutation starts in the FF-phase exciting coil, the OFF-phase exciting coil is set to P
The energization period, which is the period for driving by WM, is determined, and the PWM current supply to the OFF phase is completely turned off except the energization period.
FF.

【0042】これにより、OFF相の励磁コイルの残留
電流は0[A]になり、ブラシレスDCモータのトルク
波形は図4に示すように段差のない連続した波形とな
る。したがって、本実施形態のブラシレスDCモータ駆
動制御装置によれば、低回転時においてもトルクの段差
的な変動が生じないので、モータ回転時の振動と騒音を
従来のブラシレスDCモータ駆動制御装置よりも低減で
きる。
As a result, the residual current of the OFF-phase exciting coil becomes 0 [A], and the torque waveform of the brushless DC motor becomes a continuous waveform without steps as shown in FIG. Therefore, according to the brushless DC motor drive control device of the present embodiment, since the stepwise fluctuation of the torque does not occur even when the rotation speed is low, the vibration and noise during the rotation of the motor are reduced more than those of the conventional brushless DC motor drive control device. It can be reduced.

【0043】[0043]

【発明の効果】これらにより本発明によれば、ブラシレ
スDCモータの励磁コイルにおける転流相の中のOFF
相の残留電流を零にするように、OFF相へのパルス幅
変調(PWM)による駆動電流を供給する期間(通電期
間)を制限するので、OFF相の残留電流を零に抑える
ことができ、これにより、トルクの段差的な変動を抑制
することができるブラシレスDCモータ駆動制御装置を
提供することができる。
As described above, according to the present invention, OFF in the commutation phase in the exciting coil of the brushless DC motor is turned off.
Since the period (energization period) for supplying the drive current by pulse width modulation (PWM) to the OFF phase is limited so that the residual current of the phase becomes zero, the residual current of the OFF phase can be suppressed to zero. As a result, it is possible to provide a brushless DC motor drive control device capable of suppressing stepwise fluctuations in torque.

【0044】また、本発明に係るブラシレスDCモータ
駆動制御装置を電動パワーステアリングの動力源として
用いれば、ブラシレスDCモータの急激なトルク変化が
小さいので、電動パワーステアリングの操舵フィーリン
グを向上させることができ、振動ノイズを低減すること
ができる。
Further, when the brushless DC motor drive control device according to the present invention is used as a power source of an electric power steering, a rapid torque change of the brushless DC motor is small, so that the steering feeling of the electric power steering can be improved. Therefore, vibration noise can be reduced.

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

【図1】OFF相の励磁コイルのPWM−ON時につい
ての等価回路を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when an OFF-phase exciting coil is PWM-ON.

【図2】OFF相の励磁コイルのPWM−OFF時につ
いての等価回路を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when an OFF-phase exciting coil is PWM-OFF.

【図3】OFF相の励磁コイルのPWM波形、印加電圧
波形、残留電流波形を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a PWM waveform, an applied voltage waveform, and a residual current waveform of an OFF-phase exciting coil.

【図4】本実施形態に係るブラシレスDCモータ駆動制
御装置における各励磁コイルの相電流波形とトルク波形
を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a phase current waveform and a torque waveform of each exciting coil in the brushless DC motor drive control device according to the present embodiment.

【図5】OFF相の励磁コイルの等価回路を示す回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of an OFF-phase exciting coil.

【図6】本実施形態のブラシレスDCモータ駆動制御装
置の概要を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an outline of a brushless DC motor drive control device of the present embodiment.

【図7】従来のブラシレスDCモータ駆動制御装置にお
ける各励磁コイルの相電流波形とトルク波形を示す特性
図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a phase current waveform and a torque waveform of each exciting coil in the conventional brushless DC motor drive control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ed OFF相の逆起電圧 Lm OFF相の励磁コイルの等価回路におけるイン
ダクタンス R OFF相の励磁コイルの等価回路における抵抗 Vd OFF相のコイルの端子に印加される電圧 id OFF相の励磁コイルに流れる電流
Ed OFF-phase back electromotive force Lm Inductance in equivalent circuit of OFF-phase exciting coil R resistance in equivalent circuit of OFF-phase exciting coil Vd Voltage applied to terminal of coil of OFF-phase id Current flowing in exciting coil of OFF-phase

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−47073(JP,A) 特開 平4−197096(JP,A) 特開 平10−155294(JP,A) 特開 平9−140182(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 6/00 - 6/24 H02P 5/00 H02P 5/28 - 5/412 H02P 7/00 - 7/01 H02P 7/36 - 7/632 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-9-47073 (JP, A) JP-A-4-197096 (JP, A) JP-A-10-155294 (JP, A) JP-A-9- 140182 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 6/00-6/24 H02P 5/00 H02P 5/28-5/412 H02P 7/00-7/01 H02P 7/36-7/632

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ブラシレスDCモータの励磁コイルにおけ
る転流相の電流合計値が変化しないように、転流相の電
流の変化率を制御するブラシレスDCモータ駆動制御装
置において、前記励磁コイルにおける転流相の中のOF
F相の残留電流を零にするように、前記励磁コイルにお
ける前記OFF相へのパルス幅変調による駆動電流を供
給する通電期間を当該OFF相の電流が残留電流に到
達した時に制限することにより、前記残留電流を遮断
し、前記通電期間を前記OFF相の電流が零に到達した
時に終了させることを特徴とするブラシレスDCモータ
駆動制御装置。
Claim: What is claimed is: 1. A brushless DC motor drive controller for controlling the rate of change of the current in the commutation phase so that the total current value of the commutation phase in the excitation coil of the brushless DC motor does not change. OF in the phase
The residual current of F phases to zero, arrives between conductible life you supplying a driving current by pulse width modulation to the OFF phase of the exciting coil, current of the OFF phase the residual current
Cuts off the residual current by limiting when reached
The current in the OFF phase has reached zero during the energization period.
A brushless DC motor drive controller characterized by being terminated at times .
【請求項2】転流始めから前記OFF相の電流が前記残
留電流に到達するまでの時間は、前記OFF相の等価回
路の電気的時定数及び抵抗値と、転流時の前記OFF相
に加えるPWMデューティ比と、前記ブラシレスDCモ
ータのモータ逆起電圧と、前記パルス幅変調用の回路に
ついての電源電圧であるDCライン電圧と、前記転流時
の初期電流値と、に基づいて算出され、前記時間が経過
した時点で、前記OFF相の電流が遮断されるようにな
っている請求項に記載のブラシレスDCモータ駆動制
御装置。
2. The current of the OFF phase remains after the commutation starts.
Time to reach the distillate current is the electrical time constant and the resistance value of the equivalent circuit of the OFF phase, the PWM duty ratio applied to the OFF phase during commutation, the motor counter electromotive voltage of the brushless DC motor and , a DC line voltage is the power supply voltage of the circuit for the pulse width modulation, the initial current value at the time of the commutation, are calculated based on the time elapsed
At that point, the OFF phase current is cut off.
Brushless DC motor drive control device according to claim 1 are I.
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