JP4432451B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
ができず、また、運転状態によってはゼロクロス位置と位置検出信号の位相差が大きく変化するため、位相補正等の複雑な制御が必要となり、その位相補正調整が困難であったり、制御演算が複雑になる。また、モータに中性点出力端子が必要、誘起電圧波形の3次高調波成分を利用しているため正弦波着磁マグネットを使用したモータでは使用不可能という課題を有していた。
検出手段と、該誘起電圧検出手段から電気角60°毎に出力される全ての磁極位置に基づいて電圧波形1を出力する電圧制御第1手段と、該電圧波形1を前記PWM信号に変換するPWM制御手段とを有するモータ制御装置において、所定周波数領域内で動作し前記磁極位置を電気角1周期に(6−n(=m≧1と定義))個選択して磁極位置選択を出力する誘起電圧選択手段と、該磁極位置選択に基づいて電圧波形2を創出して前記PWM制御手段に出力する電圧制御第2手段とを有し、該電圧制御第2手段は、電気角60°毎に区分された時間領域であって選択されない各々n個の点を含む時間領域では、前記電圧波形2を出力し、前記所定周波数領域内の真偽判定により前記電圧制御第1手段もしくは前記電圧制御第2手段のどちらか一方を動作させ、前記磁極位置と前記磁極位置選択とに基づいて前記交流電圧の位相角を制御し、前記選択されない各々n個の点を含む時間領域において該位相角を誘起電圧のゼロクロス信号に対して進角させる位相角設定手段とを有するものである。これにより、ブラシレスDCモータに流れる電機子電流の位相角を自由自在に制御できるので、運転用途に応じた運転性能・運転特性を引き出すことができる。
以下、添付の図面を用いて、本発明に係るモータ制御装置の実施の形態を説明する。図1に本実施の形態のモータ制御装置の制御ブロック図を示す。本実施の形態のモータ制御装置は、3相ブラシレスDCモータ7を回転数制御するモータ制御装置を示している。この図において、モータ制御装置は、直流電圧8を交流電圧に変換し、3相ブラシレスDCモータ(以下、BLMと略)7に出力する直流交流変換手段6と、BLM7の誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段1と、誘起電圧検出手段1から出力される磁極位置に基づいて電圧波形1を出力する電圧制御第1手段3と、電圧波形1をPWM信号に変換するPWM制御手段5と、磁極位置を電気角1周期に(6−n(=mと定義))個選択して磁極位置選択を出力する誘起電圧選択手段2と、磁極位置選択に基づいて電圧波形2をPWM制御手段5に出力する電圧制御第2手段4とを有し、電圧制御第2手段4は磁極位置選択の各々m個の時間領域における電圧位相よりも選択されない各々n個の時間領域の電圧位相を所定値進角させた電圧波形2を出力する。
素子から成り立っている。
真の磁極位置=誘起電圧ゼロクロス位置
である。すなわち、図3(a)の誘起電圧10がU相に対応したものであるならば
ゼロクロスU1=正ゼロクロス信号11
ゼロクロスU2=逆ゼロクロス信号12
である。なお、
Eu≠誘起電圧10
である。上式は、電機子反作用の影響により両者の電圧波形振幅が異なるために発生する。
電気角1周期中に、n個間引く((6−n)(=m)個選択する)
である。ここでn,mは、
n≧0 かつ m≧0 ;n+m=6
を満たす自然数である。なお、上記変数は一定値である必要はなく、1周期毎もしくは、それ以上の周期で変化させてもよい。もしくは、1周期未満の周期でも変化させてもよい。この選択した磁極位置を磁極位置選択として電圧制御第2手段4に出力する。
−30゜≦X1≦0゜
0゜≦X2≦30゜
150゜≦X3≦180゜
180゜≦X4≦210゜
330゜≦X5≦360゜
を満たす実数である。
n=6(m=0)
でもよい。また、突発的偶発的外乱もしくは必然的外乱作用によりBLM7の回転速度が急変した場合でも、n(もしくはm)をリアルタイムに制御(電気角1周期以内にnを数回変化)すれば、モータ制御装置の制御安定性・応答性を十分に確保しつつnを大きくとることができるため、電圧制御第2手段4出力である電圧波形2の波形自由度を向上できるため、任意の相電流波形をBLM7に供給できる。
電気角60゜×整数倍毎に位相角を個別に持ち、その位相角を各電気角毎に電圧制御第2手段4に出力する。また、位相角設定手段14は、それら位相角の最大値および最小値を規定し、さらには電気角60゜×整数倍毎に、各々異なる最大値および最小値を設定することもできる。位相角設定手段14は、誘起電圧検出手段1の誘起電圧ゼロクロス信号に基づいて、誘起電圧ゼロクロス信号に対応する各電気角毎の位相角を電圧制御第2手段4に出力する。また、誘起電圧選択手段2の磁極位置選択出力に基づいて、その磁極位置選択に対応した電気角領域・時間領域の場合には、位相角設定手段14は位相角を0゜にし、その位相角値を電圧制御第2手段4に出力する。これらのイメージ図を図8に示す。図8は、位相角設定手段14の動作を示したものであり、誘起電圧検出手段1から出力されるゼロクロス信号に対応した各電気角毎に、位相角設定手段14において設定される位相角を表す。位相角値を増やせばブラシレスDCモータ7の電機子電流は誘起電圧に対して進み位相となり、この状態を電流進角と定義する(単に進角ともいう)。各電気角に対応した位相角15は、誘起電圧選択手段2において、
n=5,m=1
とし、位相角設定手段14における位相角設定個数をn0とすれば、
n0=6
としたものである。各ゼロクロス信号に対応した電気角毎に区間分割し、その回転分割区間i(本図では0≦i≦5を満たす自然数)毎の位相角15φiを定義する。図に示すように、φiはU相電流16、V相電流17、W相電流18の位相角を決定するものである。ここでいう位相角は、誘起電圧ゼロクロス信号に対しての位相角を表すことになる。本図では、誘起電圧選択手段2の設定を
電気角360゜*自然数
毎に、誘起電圧ゼロクロス信号を選択する設定である。この設定の場合には、
電気角360゜*自然数
に相当する電気角の場合には、位相角を0゜にする。すなわち、
φ0=φ6=0゜
である。
定性が向上し、また駆動効率のよい120゜通電制御〜150゜通電制御を活用できる。高速域では、正弦波電流や台形波・円弧状電流による進角制御を利用できるので高速性能が向上する。
2 誘起電圧選択手段
3 電圧制御第1手段
4 電圧制御第2手段
5 PWM制御手段
6 直流交流変換手段
7 ブラシレスDCモータ(BLM)
8 直流電圧
9 相電流
10 誘起電圧
11 正ゼロクロス信号
12 逆ゼロクロス信号
14 位相角設定手段
15 位相角
16 U相電流
17 V相電流
18 W相電流
20 相電流
21 相電流
22 相電流
23 相電流
Claims (5)
- スイッチング素子を複数個含み該スイッチング素子の開閉により直流電圧をPWM信号に基づき交流電圧に変換し3相ブラシレスDCモータに供給する直流交流変換手段と、前記ブラシレスDCモータの誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段と、該誘起電圧検出手段から電気角60°毎に出力される全ての磁極位置に基づいて電圧波形1を出力する電圧制御第1手段と、該電圧波形1を前記PWM信号に変換するPWM制御手段とを有するモータ制御装置において、所定周波数領域内で動作し前記磁極位置を電気角1周期に(6−n(=m≧1と定義))個選択して磁極位置選択を出力する誘起電圧選択手段と、該磁極位置選択に基づいて電圧波形2を創出して前記PWM制御手段に出力する電圧制御第2手段とを有し、該電圧制御第2手段は、電気角60°毎に区分された時間領域であって選択されない各々n個の点を含む時間領域では、前記電圧波形2を出力し、前記所定周波数領域内の真偽判定により前記電圧制御第1手段もしくは前記電圧制御第2手段のどちらか一方を動作させ、前記磁極位置と前記磁極位置選択とに基づいて前記交流電圧の位相角を制御し、前記選択されない各々n個の点を含む時間領域において該位相角を誘起電圧のゼロクロス信号に対して進角させる位相角設定手段とを有することを特徴とするモータ制御装置。
- 位相角設定手段は、電気角60゜毎に位相角を個別に設定することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
- 位相角設定手段は、電気角の増加に対する進角値を単調減少関数となるように設定することを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。
- 位相角設定手段は、位相角を進角させる場合に、電気角60゜毎にそれぞれ個別に設定した進角最大値を超えないように進角させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 位相角設定手段は、磁極位置選択を含む時間領域においては、位相角を0゜に設定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
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