JP4147826B2 - Brushless motor drive control device - Google Patents

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JP4147826B2 JP2002169373A JP2002169373A JP4147826B2 JP 4147826 B2 JP4147826 B2 JP 4147826B2 JP 2002169373 A JP2002169373 A JP 2002169373A JP 2002169373 A JP2002169373 A JP 2002169373A JP 4147826 B2 JP4147826 B2 JP 4147826B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の励磁相を有するブラシレスモータの駆動制御装置に関し、特に、低トルク負荷領域において高回転数を実現しつつ、トルクリップルを低減したブラシレスモータの駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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ている。
【0003】
例えば5相ブラシレスモータの場合、モータ駆動回路は、モータの回転子(ロータ)の外周面を電気角で72度ずつ離隔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することにより、ロータを回転駆動させている。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。
【0004】
このようなモータ駆動回路は、通常10個の電界効果トランジスタ(FET)で構成されている。これら10個のトランジスタは、対応する2個のトランジスタを直列接続して5つの直列トランジスタ回路を形成し、それぞれを電源の正負両端子間に接続すると共に、各直列トランジスタ回路の2個のトランジスタの接続部をそれぞれY字形にスター結線した5個の励磁コイルa〜eの外端に接続することにより、モータのコイル回路と接続している。
【0005】
このモータ駆動回路から各励磁コイルへ供給される励磁電流(矩形波)の方向及び長さは、ロータの回転角(電気角)の値に対して例えば図7に示すようになる。すなわち、電気角で36度毎に順次1相ずつ励磁コイルを切り替え、1つの相コイルを電気角で144度の間励磁することにより、ロータを連続して回転させるようになっている。この図7では、電気角をθとしたとき、0°≦θ<36°, 36°≦θ<72°,72°≦θ<108°,108°≦θ<144°,144°≦θ<180°,180°≦θ<216°,216°≦θ<252°,252°≦θ<288°,288°≦θ<324°,324°≦θ<360°の区間をそれぞれ(1),・・・・,(10)で表わしている。
【0006】
本例の場合、a相の電流は区間(1)及び(2)で+方向に流れ、区間(3)で0、区間(4)〜(7)で−方向に流れ、区間(8)で0、区間(9)から(10)を経て再び区間(1)で+方向に流れる。b相の電流は、区間(1)〜(4)で+方向に流れ、区間(5)で0、区間(6)〜(9)で−方向に流れ、区間(10)で0、そして再び区間(1)で+方向に流れる。c相の電流は、区間(1)で−方向に流れ、区間(2)で0、区間(3)〜(6)で+方向に流れ、区間(7)で0、区間(8)〜(10)を経て再び区間(1)で−方向に流れる。d相の電流は、区間(1)〜(3)で−方向に流れ、区間(4)で0、区間(5)〜(8)で+方向に流れ、区間(9)で0、そして区間(10)から再び−方向に流れる。e相の電流は、区間(1)で0、区間(2)〜(5)で−方向に流れ、区間(6)で0、区間(7)〜(10)で+方向に流れ、再び区間(1)で0となる。従って、区間(1)〜(10)の各境界(電気角で36度毎の切替時)では、5つの励磁コイルのうちの2つが互いに逆向きに切り替えられることになる。
【0007】
かかるブラシレスモータとして、ブラシレスDCモータ(BLDCM)と、永久磁石同期モータ(PMSM)が知られているが、前者の例としては、特開平11−356083号公報や特願2001−168151(本出願人と同一出願人によるもの)に開示されている転流制御を用いたものがあり、後者の例としては、特開2000−201461号公報に開示されているものがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図8に示すように、BLDCMは低トルク負荷領域において、PMSMよりも回転数が低いが、低トルク負荷領域において弱め磁界制御を行うことにより回転数の向上を図ることは可能である。しかし、そうすることにより、トルクリップルが回転数向上に伴って増大し、そのトルクリップルによって騒音が発生するという問題がある。
【0009】
一方、PMSMは、弱め磁界制御により、低トルク負荷領域での回転数向上が容易にできるが、定格負荷領域では回転数が落ち、定格負荷領域でのモータの小型・高出力の面ではBLDCMより劣るという問題がある。
【0010】
電動パワーステアリング装置では、小型・高出力・低トルクリップル・低騒音のモータ及び制御装置が要求され、かつ、低トルク負荷時における高回転数(例えば、緊急回避等)も要求される。
【0011】
本発明は、上述のような事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、上記BLDCMにおいて、低トルク負荷時において高回転数を実現するとともに、トルクリップルを抑制するようにしたブラシレスモータ駆動制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、低トルク負荷領域において高回転数を実現しつつ、トルクリップルを低減したブラシレスモータの駆動制御装置に関し、本発明の上記目的は、複数の励磁相を有するブラシレスモータ駆動制御装置において、前記励磁相毎に、前記ブラシレスモータの誘起電力、トルク指令値、角速度、及びロータの回転角度から進角を含む正弦波又は台形波の励磁相電流指令信号を生成する励磁相電流指令信号生成手段と、前記励磁相電流指令信号生成手段で生成された前記励磁相電流指令信号に基づいて電流フィードバック制御により前記励磁相毎に励磁電流を制御する励磁電流制御手段とを備え、前記励磁相電流指令信号の電気角を前記進角の角度分だけ進めることにより、弱め磁界制御行うことを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置によって達成される。
【0016】
また、本発明の上記目的は、前記ブラシレスモータのロータの回転角度が、ロータ位置検出器から検出されるロータ位置信号やモータ電流等に基づいて推定される角度推定信号により得られることを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置により、或いは、前記モータの速度が所定の値を上回ったときに、前記の進角による弱め磁界制御に遷移するように構成されたことを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置によって、効果的に達成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0018】
なお、本実施形態では、3相ブラシレスDCモータに適用した場合を例として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の複数の励磁相(例えば5相)のブラシレスモータについても本発明を適用することができる。また、励磁相電流指令信号はハード又はソフトによって生成することができる。本実施形態では、この励磁相電流指令信号がソフトによって生成される。
【0019】
本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置20は、図1に示すように、各相電流指令信号発生器21、各相電流制御器22、モータ駆動回路23及びロータ位置検出器24で構成されている。ここで、各相電流指令信号発生器21が励磁相電流指令信号生成手段に対応し、各相電流制御器22及びモータ駆動回路23が励磁電流制御手段に対応している。
【0020】
各相電流指令信号発生器21には図示しない外部回路からモータ電流指令信号Irefが入力され、ロータ位置検出器24からのロータ位置信号RPも入力される。各相電流指令信号発生器21はこれらの入力信号に基いて、各励磁相(a、b、c)の励磁相電流指令信号(iaref、ibref、icref)を生成する。また、各相電流制御器22では、各相電流指令信号発生器21で生成された励磁相電流指令信号(iaref、ibref、icref)に基づいて、モータ駆動回路23を介して電流フイードバック制御により、各励磁相の励磁電流(ia,ib,ic)は2相電流検出も3相電流検出信号を用いて制御するようになっている。
【0021】
モータ駆動回路23は、電源供給側(上段側)に3個、アース側(下段側)に3個配設された合計6個のトランジスタ(電界効果トランジスタFET)T〜Tで構成されている。これら6個のトランジスタは、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、これら直列接続の各トランジスタ対(T−T,T−T,T−T)の接続部は、3相ブラシレスDCモータ30の各励磁コイルの外端と接続されている。そして、トランジスタT〜Tのゲート駆動信号GT〜GTは、ロータ位置検出器24から検出されたロータ位置信号RPに基づいて、各相電流指令信号発生器21を介して各相電流制御器22により生成される。
【0022】
転流タイミングは、ロータ位置信号RPにより生成される。ロータ位置信号RPは、ロータ位置検出器24で検出されてから各相電流指令信号発生器21に送られる。ロータ位置検出器24は、ホール素子あるいはレゾルバ、もしくはエンコーダのいずれかによって構成しても良い。
【0023】
図2は、モータ電流指令信号(Iref)及び各励磁相の励磁相電流指令信号(iaref、ibref、icref)の一例を示す波形図である。図示されるように、転流してない時に、通電した各励磁相の励磁相電流指令信号の振幅は、モータ電流指令信号の振幅と同じで、符号は逆である。通電していない励磁相の励磁相電流指令信号の振幅はゼロである。
【0024】
図2に示すように、転流時に、例えば電気角30度で、通電していない転流相のa相の励磁相電流指令信号iarefは、ゼロより立ち上がる。通電していた転流相のc相の励磁相電流指令信号icrefは、ゼロに向けて立ち下がる。
【0025】
以上のような構成において、低トルク負荷領域におけるブラシレスDCモータの高回転数実現と、それに伴うトルクリップルの増大を抑制する方法を以下に説明する。
【0026】
1.転流制御を有する電流波形を進角させることにより、弱め磁界を実現し、高回転数を実現する。
【0027】
即ち、図3に示すように、各励磁相の励磁相電流指令信号(点線で示した矩形波)を角度θだけ進めた(進角)波形(図の実線で示した矩形波)の励磁相電流指令信号を各相電流指令信号発生器21で発生させ、各相電流制御器22では、各相電流指令信号発生器21で生成された励磁相電流指令信号(iaref、ibref、icref)に基づいて、モータ駆動回路23を介して電流フイードバック制御により、各励磁相の励磁電流(ia、ic)を制御する。進角を行うことにより、電流の一部は磁界を弱める方向に働き、その他の部分はモータトルクを発生させる方向に働く。「弱め磁界」という手法は、回転数の最大値が総磁束に反比例するという性質を利用し、磁界を弱めて総磁束を下げ、回転数を高める手法である。また、転流制御であるので、トルクリップルを低く抑えることができる。つまり、転流制御は転流時に電流の立ち下がりと立ち上がりは従来の矩形波より緩やかになるので、電流の変化が少ない。その転流制御の機能に進角機能を追加することにより、低トルク領域での弱め磁界が実現でき、かつ、トルクリップルも従来の矩形波を進角させた場合より小さくなる。
【0028】
2.台形波の電流波形を進角させることによって、弱め磁界を実現し、高回転数を実現する。
【0029】
即ち、図4に示すように、各励磁相の励磁相電流指令信号(点線で示した台形波)を角度θだけ進めた(進角)波形(図の実線で示した台形波)の励磁相電流指令信号を各相電流指令信号発生器21で発生させ、各相電流制御器22では、各相電流指令信号発生器21で生成された励磁相電流指令信号(iaref、ibref、icref)に基づいて、モータ駆動回路23を介して電流フイードバック制御により、各励磁相の励磁電流(ia、ic)を制御するものである。
【0030】
台形波は、矩形波と比較して、転流時の電流変化が緩やかであるので、トルクリップルを抑制することができる。
【0031】
3.正弦波の電流波形を進角させることによって、弱め磁界を実現し、高回転数を実現する。
【0032】
図5に示したように、これは、「2.」の台形波を正弦波に置き換えたものであり、同様の理由で、トルクリップの抑制を行うことができる。
【0033】
4.図6は本発明の第4実施例における、各相電流指令信号発生器への信号の入出力状態を表す図である。図6に示すように、誘起電力(EMF)波形と、トルク指令値Trefと、角速度ωと、ロータの回転角θとから、各相電流指令信号発生器21において進角を含む励磁相電流指令信号を求め、それに基づいて、モータ駆動回路23を介して電流フードバック制御により、各励磁相の励磁電流(ia、ic)を制御する。ここで、ロータの回転角θはロータ位置検出器24から検出されたロータ位置信号RPやモータ電流等に基づいて推定された角度推定信号により得られる。
【0034】
本発明は高回転数領域(低トルク負荷領域)における回転数の向上とトルクリップルの抑制を目的としているが、定格負荷領域(通常回転数領域)では進角させないで、モータ電流をすべてトルク発生に働かせた方が効率がよい。
【0035】
そこで、通常回転数領域から高回転数領域に遷移するに伴って、通常の転流制御から前記1〜4のいずれかの制御手段に切り替わるように構成すればよい。
【0036】
制御手段の切替は、モータの回転速度(角速度)が予め定めた値を上回ったときに行われるように、前記各相電流指令信号発生器21内に基準となる角速度の値を格納しておき、実際の角速度と比較を行い、実際の角速度が基準値を上回ったときに、図示しない切り替え手段によって、前記1〜4のいずれかの制御手段に切り替わるように構成すればよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によるブラシレスモータ駆動制御装置によれば、小型・高出力で、低トルクリップルのブラシレスモータが実現でき、これにより、低騒音で、低トルク負荷領域での高回転数が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】3相ブラシレスモータにおけるモータ電流指令信号及び各励磁相の励磁電流指令信号の一例を示す波形図である。
【図3】本発明の第1実施例における、励磁電流指令信号を示す波形図である。
【図4】本発明の第2実施例における、励磁電流指令信号(台形波)を示す波形図である。
【図5】本発明の第3実施例における、励磁電流指令信号(正弦波)を示す波形図である。
【図6】本発明の第4実施例における、各相電流指令信号発生器への信号の入出力状態を表す図である。
【図7】5相ブラシレスモータにおける各励磁相の励磁電流の一例を示す波形図である。
【図8】回転数とトルクとの関係を、従来のBLDCMとPMSMとの比較において示した図である。
【符号の説明】
20 ブラシレスモータ駆動制御装置
21 各相電流指令信号発生器
22 各相電流制御器
23 モータ駆動回路
24 ロータ位置検出器
30 3相ブラシレスモータ
a、b、c 励磁相
ia a相の励磁電流
ib b相の励磁電流
ic c相の励磁電流
iaref a相の励磁相電流指令信号
ibref b相の励磁相電流指令信号
icref c相の励磁相電流指令信号
Iref モータ電流指令信号
GT1〜GT6 ゲート駆動信号
T1〜T6 トランジスタ
RP ロータ位置信号
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive control device for a brushless motor having a plurality of excitation phases, and more particularly to a drive control device for a brushless motor that reduces torque ripple while realizing a high rotational speed in a low torque load region.
[0002]
[Prior art]
A brushless motor used as a drive source for a power steering device of an automobile is a motor having three or more excitation phases, and the drive is performed by a rectangular wave excitation current.
[0003]
For example, in the case of a five-phase brushless motor, the motor drive circuit has five phases (hereinafter referred to as “a” phase to “phase”) arranged so as to surround the outer peripheral surface of the rotor of the motor by an electrical angle of 72 degrees. The excitation coils a to e) (referred to as “e phase”) are excited by a rectangular wave current by sequentially switching the coils one by one by a four-phase excitation method in which four phases are excited simultaneously under the control of a control circuit such as a microcomputer. Thus, the rotor is driven to rotate. 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 balanced manner, the resistances of the respective excitation coils are all made equal. Yes.
[0004]
Such a motor drive circuit is usually composed of ten field effect transistors (FETs). These 10 transistors are formed by connecting two corresponding transistors in series to form five series transistor circuits, each being connected between the positive and negative terminals of the power source, and the two transistors of each series transistor circuit. By connecting the connecting portions to the outer ends of the five exciting coils a to e that are star-connected in a Y shape, they are connected to the motor coil circuit.
[0005]
The direction and length of the excitation current (rectangular wave) supplied from the motor drive circuit to each excitation coil are as shown in FIG. 7, for example, with respect to the value of the rotation angle (electrical angle) of the rotor. That is, the rotor is continuously rotated by switching the excitation coil one phase at a time every 36 degrees in electrical angle and exciting one phase coil for 144 degrees in electrical angle. In FIG. 7, when the electrical angle is θ, 0 ° ≦ θ <36 °, 36 ° ≦ θ <72 °, 72 ° ≦ θ <108 °, 108 ° ≦ θ <144 °, 144 ° ≦ θ < 180 °, 180 ° ≦ θ <216 °, 216 ° ≦ θ <252 °, 252 ° ≦ θ <288 °, 288 ° ≦ θ <324 °, 324 ° ≦ θ <360 ° (1),・ ・ ・ ・, (10)
[0006]
In this example, the a-phase current flows in the + direction in the sections (1) and (2), 0 in the section (3), in the-direction in the sections (4) to (7), and in the section (8). 0, it flows in the + direction again in the section (1) through the sections (9) to (10). The b-phase current flows in the + direction in the sections (1) to (4), 0 in the section (5), in the-direction in the sections (6) to (9), 0 in the section (10), and again Flows in the + direction in section (1). c-phase current flows in the-direction in section (1), 0 in section (2), + direction in sections (3)-(6), 0 in section (7), and sections (8)-( After 10), it flows again in the minus direction in section (1). The d-phase current flows in the-direction in the sections (1) to (3), 0 in the section (4), in the + direction in the sections (5) to (8), 0 in the section (9), and the section Flows again in the negative direction from (10). The e-phase current is 0 in the section (1), flows in the-direction in the sections (2) to (5), 0 in the section (6), flows in the + direction in the sections (7) to (10), and again in the section It becomes 0 in (1). Therefore, two of the five exciting coils are switched in the opposite directions at each boundary of the sections (1) to (10) (when the electrical angle is switched every 36 degrees).
[0007]
As such a brushless motor, a brushless DC motor (BLDCM) and a permanent magnet synchronous motor (PMSM) are known. Examples of the former include Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-356083 and Japanese Patent Application No. 2001-168151 (the present applicant). And those using the commutation control disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 2000-201461.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 8, BLDCM has a lower rotational speed than PMSM in the low torque load region, but it is possible to improve the rotational speed by performing a weak magnetic field control in the low torque load region. However, by doing so, there is a problem that torque ripple increases as the rotational speed increases, and noise is generated by the torque ripple.
[0009]
On the other hand, the PMSM can easily improve the rotational speed in the low torque load region by the field weakening control, but the rotational speed is reduced in the rated load region, and the motor in the rated load region is smaller than the BLDCM in terms of small size and high output. There is a problem of being inferior.
[0010]
In the electric power steering device, a motor and a control device with a small size, a high output, a low torque ripple, and a low noise are required, and a high rotation speed (for example, emergency avoidance) at a low torque load is also required.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to realize a brushless motor that realizes a high rotational speed at low torque load and suppresses torque ripple in the BLDCM. To provide a drive control device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a brushless motor drive control device that reduces torque ripple while realizing a high rotational speed in a low torque load region, and the above object of the present invention is to provide a brushless motor drive control device having a plurality of excitation phases. Excitation phase current command signal generating means for generating a sine wave or trapezoidal excitation phase current command signal including an advance angle from the induction power, torque command value, angular velocity, and rotor rotation angle of the brushless motor for each excitation phase. And excitation current control means for controlling the excitation current for each excitation phase by current feedback control based on the excitation phase current command signal generated by the excitation phase current command signal generation means, and the excitation phase current command by advancing the electrical angle of the signal by an angle portion of the advance, the brushless motor drive control instrumentation, characterized in that performing the field weakening control It is achieved by.
[0016]
The object of the present invention is characterized in that the rotation angle of the rotor of the brushless motor is obtained from an angle estimation signal estimated based on a rotor position signal, a motor current, etc. detected from a rotor position detector. the brushless motor drive control device which, or, when the angular speed of the motor exceeds a predetermined value, the brushless motor driving control, characterized in that it is configured to transition to a magnetic field weakening control due to the advance of the Effectively achieved by the device.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a three-phase brushless DC motor is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the brushless of other plural excitation phases (for example, five phases) is described. The present invention can also be applied to a motor. The excitation phase current command signal can be generated by hardware or software. In the present embodiment, this excitation phase current command signal is generated by software.
[0019]
As shown in FIG. 1, the brushless motor drive control device 20 according to the present invention includes each phase current command signal generator 21, each phase current controller 22, a motor drive circuit 23, and a rotor position detector 24. . Here, each phase current command signal generator 21 corresponds to excitation phase current command signal generation means, and each phase current controller 22 and motor drive circuit 23 correspond to excitation current control means.
[0020]
Each phase current command signal generator 21 receives a motor current command signal Iref from an external circuit (not shown), and also receives a rotor position signal RP from the rotor position detector 24. Each phase current command signal generator 21 generates excitation phase current command signals (iaref, ibref, icref) of each excitation phase (a, b, c) based on these input signals. Each phase current controller 22 performs current feedback control via the motor drive circuit 23 based on the excitation phase current command signal (iaref, ibref, icref) generated by each phase current command signal generator 21. The excitation current (ia, ib, ic) of each excitation phase is controlled by using a three-phase current detection signal for two-phase current detection.
[0021]
The motor drive circuit 23 is composed of a total of six transistors (field effect transistor FETs) T 1 to T 6 arranged on the power supply side (upper side) and on the ground side (lower side). Yes. In these six transistors, corresponding transistors are connected in series on the upper stage side and the lower stage side, and the connection of each transistor pair (T 1 -T 2 , T 3 -T 4 , T 5 -T 6 ) connected in series. The part is connected to the outer ends of the respective excitation coils of the three-phase brushless DC motor 30. The gate drive signal GT 1 ~GT 6 of transistor T 1 through T 6, based on a rotor position signal RP detected from the rotor position detector 24, the phase current through each phase current command signal generator 21 Generated by the controller 22.
[0022]
The commutation timing is generated by the rotor position signal RP. The rotor position signal RP is sent to each phase current command signal generator 21 after being detected by the rotor position detector 24. The rotor position detector 24 may be configured by either a Hall element, a resolver, or an encoder.
[0023]
FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the motor current command signal (Iref) and the excitation phase current command signals (iaref, ibref, icref) of each excitation phase. As shown in the figure, the amplitude of the excitation phase current command signal of each energized excitation phase is the same as the amplitude of the motor current command signal when the current is not commutated, and the sign is opposite. The amplitude of the excitation phase current command signal of the excitation phase that is not energized is zero.
[0024]
As shown in FIG. 2, at the time of commutation, the a-phase excitation phase current command signal iaref of the commutation phase that is not energized, for example, at an electrical angle of 30 degrees rises from zero. The c-phase excitation phase current command signal icref of the commutation phase that has been energized falls toward zero.
[0025]
In the above configuration, a method of realizing a high rotation speed of the brushless DC motor in the low torque load region and a method for suppressing an increase in torque ripple associated therewith will be described below.
[0026]
1. By advancing the current waveform having commutation control, a weakening magnetic field is realized and a high rotational speed is realized.
[0027]
That is, as shown in FIG. 3, the excitation phase current command signal (rectangular wave indicated by a dotted line) of each excitation phase is advanced by an angle θ (advance angle) waveform (rectangular wave indicated by a solid line in the figure). A current command signal is generated by each phase current command signal generator 21, and each phase current controller 22 is based on excitation phase current command signals (iaref, ibref, icref) generated by each phase current command signal generator 21. Thus, the excitation current (ia, ic) of each excitation phase is controlled by current feedback control via the motor drive circuit 23. By advancing, part of the current works in the direction of weakening the magnetic field, and the other part works in the direction of generating motor torque. The technique of “weakening magnetic field” is a technique that uses the property that the maximum value of the rotational speed is inversely proportional to the total magnetic flux, and weakens the magnetic field to lower the total magnetic flux and increase the rotational speed. Moreover, since it is commutation control, a torque ripple can be suppressed low. That is, in the commutation control, the current falls and rises more slowly than in the conventional rectangular wave during commutation, so that there is little change in current. By adding an advance angle function to the commutation control function, a weak magnetic field in the low torque region can be realized, and torque ripple is also smaller than when the conventional rectangular wave is advanced.
[0028]
2. By advancing the current waveform of the trapezoidal wave, a weak magnetic field is realized and a high rotational speed is realized.
[0029]
That is, as shown in FIG. 4, the excitation phase current command signal (trapezoid wave indicated by a dotted line) of each excitation phase is advanced by an angle θ (advance angle) waveform (trapezoid wave indicated by a solid line in the figure) A current command signal is generated by each phase current command signal generator 21, and each phase current controller 22 is based on excitation phase current command signals (iaref, ibref, icref) generated by each phase current command signal generator 21. Thus, the excitation current (ia, ic) of each excitation phase is controlled by current feedback control via the motor drive circuit 23.
[0030]
The trapezoidal wave can suppress the torque ripple because the current change at the time of commutation is gentle compared to the rectangular wave.
[0031]
3. By advancing the current waveform of a sine wave, a weak magnetic field is realized and a high rotational speed is realized.
[0032]
As shown in FIG. 5, which is "2." The trapezoidal wave is replaced with a sine wave, for the same reason, it is possible to suppress the torque Cripple.
[0033]
4). FIG. 6 is a diagram showing an input / output state of signals to each phase current command signal generator in the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, induced electromotive force (EMF) waveform, and the torque command value Tref, the angular velocity ω and the excitation phase current and a rotation angle θ of the rotor, including the advance in phase current command signal generator 21 seeking command signal, based thereon, the current full I readback controlled via the motor driving circuit 23, controls the excitation current of each excitation phase (ia, ic). Here, the rotation angle θ of the rotor is obtained from an angle estimation signal estimated based on the rotor position signal RP detected from the rotor position detector 24, the motor current, and the like.
[0034]
The purpose of the present invention is to improve the rotational speed in the high rotational speed region (low torque load region) and suppress the torque ripple. However, in the rated load region (normal rotational speed region), the motor current is completely torque-generated without being advanced. It is more efficient to work.
[0035]
Therefore, it may be configured to switch from the normal commutation control to any one of the control means 1 to 4 as the transition from the normal rotation speed region to the high rotation speed region.
[0036]
The control means is switched when the rotational speed (angular speed) of the motor exceeds a predetermined value, and a reference angular speed value is stored in each phase current command signal generator 21. The actual angular velocity is compared, and when the actual angular velocity exceeds the reference value, the control unit may be switched to any one of the control units 1 to 4 by a switching unit (not shown).
[0037]
【The invention's effect】
According to the brushless motor drive control device of the present invention, a brushless motor with a small size, high output, and low torque ripple can be realized, thereby realizing low noise and high rotation speed in a low torque load region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a brushless motor drive control device according to the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of a motor current command signal and an excitation current command signal for each excitation phase in a three-phase brushless motor.
FIG. 3 is a waveform diagram showing an excitation current command signal in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a waveform diagram showing an excitation current command signal (trapezoidal wave) in the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram showing an excitation current command signal (sine wave) in the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an input / output state of a signal to each phase current command signal generator in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of an excitation current of each excitation phase in a five-phase brushless motor.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotational speed and the torque in comparison between the conventional BLDCM and PMSM.
[Explanation of symbols]
20 brushless motor drive control device 21 each phase current command signal generator 22 each phase current controller 23 motor drive circuit 24 rotor position detector 30 three phase brushless motor a, b, c excitation phase ia a phase excitation current ib b phase Excitation current ic c phase excitation current iaref phase a excitation phase current command signal ibref phase b excitation phase current command signal icref phase c excitation phase current command signal Iref motor current command signals GT1 to GT6 gate drive signals T1 to T6 Transistor RP Rotor position signal

Claims (3)

複数の励磁相を有するブラシレスモータ駆動制御装置において、
前記励磁相毎に、前記ブラシレスモータの誘起電力、トルク指令値、角速度、及びロータの回転角度から進角を含む正弦波又は台形波の励磁相電流指令信号を生成する励磁相電流指令信号生成手段と、
前記励磁相電流指令信号生成手段で生成された前記励磁相電流指令信号に基づいて電流フィードバック制御により前記励磁相毎に励磁電流を制御する励磁電流制御手段とを備え、
前記励磁相電流指令信号の電気角を前記進角の角度分だけ進めることにより、弱め磁界制御行うことを特徴とするブラシレスモータ駆動制御装置。
In a brushless motor drive control device having a plurality of excitation phases,
Excitation phase current command signal generating means for generating a sine wave or trapezoidal excitation phase current command signal including an advance angle from the induction power, torque command value, angular velocity, and rotor rotation angle of the brushless motor for each excitation phase. When,
Excitation current control means for controlling the excitation current for each excitation phase by current feedback control based on the excitation phase current command signal generated by the excitation phase current command signal generation means,
By advancing the electrical angle of the excitation phase current command signal by an angle portion of the advance, the brushless motor drive control device and performing field weakening control.
前記ロータの回転角度が、ロータ位置検出器から検出されるロータ位置信号やモータ電流等に基づいて推定される角度推定信号により得られることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ駆動制御装置。  The brushless motor drive control device according to claim 1, wherein the rotation angle of the rotor is obtained from an angle estimation signal estimated based on a rotor position signal, a motor current, or the like detected from a rotor position detector. . 前記モータの速度が所定の値を上回ったときに、前記進角による弱め磁界制御に遷移するように構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のブラシレスモータ駆動制御装置。When the angular speed of the motor exceeds a predetermined value, the brushless motor drive control apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it is configured to transition to a magnetic field weakening control by the advance.
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