JP4762779B2 - Three-phase motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、互いに異なる3つの相コイルを有する3相モータの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a three-phase motor having three phase coils different from each other.

従来より、U相コイルとV相コイルとW相コイルの互いに異なる3つの相コイルを有する3相モータが、産業ロボット等の種々の用途で使用されている。そして当該3相モータを制御する種々の制御装置が提案されている。
例えば特許文献1に記載された従来技術では、固定子の相コイルと回転子の磁極との相対的な位置関係を検出する位置検出手段と、位置検出手段からの出力に従って所定の相コイルに電流が流れるように供給電流を切換える電流切換手段と、相コイルに直列に接続されて相コイルへの供給電流を予め定められた値に制御する電流制御手段と、電流制御手段に加わる電圧を検出して当該電圧が所定電圧となるように電流制御手段と相コイルとの直列回路に印加する電圧を制御する印加電圧制御手段とを備えたブラシレスモータの駆動回路が提案されている。これにより、ハードディスクドライブ用のスピンドルモータの駆動回路として最適な、低消費電力で、モータ回転時の電磁ノイズ機械的雑音を小さくすることができ、スナバ回路のキャパシタ容量値を小さくあるいはスナバ回路自体を省略することが可能であり、安価かつ実装面積の小さなブラシレスモータの駆動回路が提案されている。
また特許文献2に記載された従来技術では、一次電流指令値とすべり角周波数と磁束の位相変化量とを求めるベクトル演算部と、一次角周波数算出部と、パルス信号発生部と、パルス信号発生部の出力パルス信号を分周する分周部と、U、V相の正弦波信号のデータが格納されたデータテーブルと、一次電流波形出力部と、U、V相の一次電流指令値を求める乗算部と、3相の電圧指令値を求める相電圧演算部と、PWM制御部とを備えた誘導電動機のベクトル制御装置が提案されている。これにより、高速なトルク応答性が得られるとともに、広い周波数範囲で高精度の速度制御が行うことができる誘導電動機のベクトル制御装置が提案されている。
特開平6−165576号公報 特公平7−59157号公報
Conventionally, a three-phase motor having three different phase coils of a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil has been used in various applications such as industrial robots. Various control devices for controlling the three-phase motor have been proposed.
For example, in the prior art described in Patent Document 1, position detection means for detecting the relative positional relationship between the phase coil of the stator and the magnetic pole of the rotor, and a current in a predetermined phase coil according to the output from the position detection means Current switching means for switching the supply current so as to flow, current control means connected in series to the phase coil to control the supply current to the phase coil to a predetermined value, and a voltage applied to the current control means is detected. Thus, there has been proposed a brushless motor drive circuit including applied voltage control means for controlling a voltage applied to a series circuit of a current control means and a phase coil so that the voltage becomes a predetermined voltage. This makes it possible to reduce electromagnetic noise and mechanical noise during motor rotation with low power consumption, which is optimal as a spindle motor drive circuit for hard disk drives, and to reduce the capacitor capacity value of the snubber circuit or the snubber circuit itself. A drive circuit for a brushless motor that can be omitted and is inexpensive and has a small mounting area has been proposed.
In the prior art described in Patent Document 2, a vector calculation unit for obtaining a primary current command value, a slip angular frequency, and a phase change amount of magnetic flux, a primary angular frequency calculation unit, a pulse signal generation unit, and a pulse signal generation A frequency dividing unit that divides the output pulse signal of the unit, a data table that stores data of U and V phase sine wave signals, a primary current waveform output unit, and a primary current command value of the U and V phases are obtained. There has been proposed a vector control device for an induction motor including a multiplication unit, a phase voltage calculation unit for obtaining a three-phase voltage command value, and a PWM control unit. As a result, a vector control device for an induction motor has been proposed in which high-speed torque response can be obtained and high-precision speed control can be performed in a wide frequency range.
JP-A-6-165576 Japanese Examined Patent Publication No. 7-59157

特許文献1に記載された従来技術では、U相コイル、V相コイル、W相コイルの3相コイルの全てに逆起電圧を検出する回路(特許文献1の図1におけるダイオードD1〜D3、OPアンプ5〜7)が設けられており、スペース及びコストが増大する。「U相コイルに流入する電流iu」+「V相コイルに流入する電流iv」+「W相コイルに流入する電流iw」=0であることより、一般的にはW相コイルについては検出回路を省略している。
また特許文献2に記載された従来技術では、特許文献2の図1にて、W相コイルの検出回路を省略し、U相コイルに流入する電流iuとV相コイルに流入する電流ivとからW相コイルに流入する電流を演算する構成が示されている。この場合、W相コイルに流入する電流をiwとすると、iw=−(iu+iv)と表すことができる。更に特許文献2の図1では、電流iuが入力された電流制御アンプ29では電流を電圧Vuに変換し、電流ivが入力された電流制御アンプ30では電流を電圧Vvに変換している。そしてW相コイルの電流に相当する電圧を示すVwを−(Vu+Vv)として反転アンプ32にて演算させている。この特許文献2の図1に示されている回路構成の場合、変換器26にて検出された電流iuが電流制御アンプ29に伝達される経路中に重畳したノイズ成分が有ると、電圧Vuの実際の電圧Vu´は、Vu´=Vu+Vn(Vn:ノイズ成分に起因する電圧)と表すことができる。同様に変換器28にて検出された電流ivが電流制御アンプ30に伝達される経路中に重畳したノイズ成分が有ると、電圧Vvの実際の電圧Vv´は、Vv´=Vv+Vnと表すことができる。そしてこれらVu´とVv´を用いて実際の電圧Vw´を演算すると、Vw´=−(Vu´+Vv´)=−Vu−Vn−Vv−Vn=−(Vu+Vv)−2Vnとなり、ノイズ成分Vnが2倍に増幅されてW相コイルの電圧Vwに反映され、制御精度に大きな影響を与えている。
この様子を、図2を用いて電圧波形に示す。図2(A)は、電圧Vu、電圧Vv、電圧Vwの理想波形である。
これに対して図2(B)は電圧Vuの実際の電圧Vu´の電圧波形(U相コイルから検出した電流を電圧に変換した結果)を示しており、あるタイミングでノイズNが重畳し、当該位置にノイズ成分+Vnが重畳している様子を示している。
また図2(C)は電圧Vvの実際の電圧Vv´の電圧波形(V相コイルから検出した電流を電圧に変換した結果)を示しており、図2(B)に示したノイズNと同じタイミングでノイズNが重畳し、当該位置にノイズ成分+Vnが重畳している様子を示している。
そして図2(D)は電圧Vwの実際の電圧Vw´の電圧波形を示している。Vw´は、−(Vu´+Vv´)の演算結果で求めるため、Vu´のノイズ成分+VnとVv´のノイズ成分+Vnとが2倍に増幅されて負方向に2*(−Vn)のノイズ成分が現れる。このノイズが制御精度に大きな影響を与えている。
In the prior art described in Patent Document 1, a circuit that detects a back electromotive voltage in all three-phase coils of a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil (diodes D1 to D3, OP in FIG. 1 of Patent Document 1). Amplifiers 5-7) are provided, which increases space and cost. Since “current iu flowing into the U-phase coil” + “current iv flowing into the V-phase coil” + “current iw flowing into the W-phase coil” = 0, in general, a detection circuit for the W-phase coil Is omitted.
In the prior art described in Patent Document 2, the W-phase coil detection circuit is omitted in FIG. 1 of Patent Document 2, and the current iu flowing into the U-phase coil and the current iv flowing into the V-phase coil are used. A configuration for calculating the current flowing into the W-phase coil is shown. In this case, if the current flowing into the W-phase coil is iw, it can be expressed as iw = − (iu + iv). Further, in FIG. 1 of Patent Document 2, the current control amplifier 29 to which the current iu is input converts the current to the voltage Vu, and the current control amplifier 30 to which the current iv is input converts the current to the voltage Vv. The inverting amplifier 32 calculates Vw indicating a voltage corresponding to the current of the W-phase coil as − (Vu + Vv). In the case of the circuit configuration shown in FIG. 1 of Patent Document 2, if there is a noise component superimposed in the path through which the current iu detected by the converter 26 is transmitted to the current control amplifier 29, the voltage Vu The actual voltage Vu ′ can be expressed as Vu ′ = Vu + Vn (Vn: voltage resulting from a noise component). Similarly, if there is a noise component superimposed in the path through which the current iv detected by the converter 28 is transmitted to the current control amplifier 30, the actual voltage Vv ′ of the voltage Vv can be expressed as Vv ′ = Vv + Vn. it can. When the actual voltage Vw ′ is calculated using these Vu ′ and Vv ′, Vw ′ = − (Vu ′ + Vv ′) = − Vu−Vn−Vv−Vn = − (Vu + Vv) −2Vn, and the noise component Vn. Is amplified twice and reflected in the voltage Vw of the W-phase coil, which greatly affects the control accuracy.
This state is shown in a voltage waveform using FIG. FIG. 2A shows ideal waveforms of the voltage Vu, the voltage Vv, and the voltage Vw.
On the other hand, FIG. 2B shows the voltage waveform of the actual voltage Vu ′ of the voltage Vu (result of converting the current detected from the U-phase coil into a voltage), and noise N is superimposed at a certain timing, A state in which a noise component + Vn is superimposed at the position is shown.
2C shows a voltage waveform of the actual voltage Vv ′ of the voltage Vv (result of converting the current detected from the V-phase coil into a voltage), which is the same as the noise N shown in FIG. The noise N is superimposed at the timing, and the noise component + Vn is superimposed at the position.
FIG. 2D shows a voltage waveform of the actual voltage Vw ′ of the voltage Vw. Since Vw ′ is obtained from the calculation result of − (Vu ′ + Vv ′), the noise component + Vn of Vu ′ and the noise component + Vn of Vv ′ are doubled and 2 * (− Vn) noise in the negative direction. Ingredients appear. This noise has a great influence on the control accuracy.

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、3つの相コイルを有する3相モータにおける2つの相コイルに供給されている電流を検出して、残りの1つの相コイルに供給されている電流を演算で求める場合において、当該残りの1つの相コイルに供給されている電流を、より精度よく求めることが可能な3相モータの制御装置を提供することを課題とする。   The present invention was devised in view of such a point, and detects currents supplied to two phase coils in a three-phase motor having three phase coils, and detects the remaining one phase coil. It is an object of the present invention to provide a control device for a three-phase motor that can more accurately determine the current supplied to the remaining one phase coil when the supplied current is calculated.

上記課題を解決するための手段として、本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりの3相モータの制御装置である。
請求項1に記載の3相モータの制御装置は、互いに異なる3つの相コイルを有する3相モータの制御装置である。
前記制御装置は、前記相コイルのいずれか1つに流れる電流の方向と大きさを検出する第1電流検出手段と、前記第1電流検出手段とは異なる相コイルのいずれかに流れる電流の方向と大きさを検出する第2電流検出手段と、前記第1電流検出手段にて検出した電流を電圧に変換する第1電圧変換手段と、前記第2電流検出手段にて検出した電流を電圧に変換する第2電圧変換手段と、前記第1電圧変換手段にて変換された電圧と前記第2電圧変換手段にて変換された電圧との加算値に基づいて、前記第1電流検出手段も前記第2検出手段も検出していない相コイルの電圧を算出する演算手段とを備える。
そして、前記第1電流検出手段と第2電流検出手段のいずれか一方によって検出された電流が、他方によって検出された電流に対して正負の極性が逆となるように構成されており、前記第1電圧変換手段と第2電圧変換手段のいずれか一方によって変換された電圧が、他方によって変換された電圧に対して正負の極性が逆となるように構成されている。
As means for solving the above-mentioned problems, a first invention of the present invention is a control device for a three-phase motor as described in claim 1.
The control device for a three-phase motor according to claim 1 is a control device for a three-phase motor having three different phase coils.
The control device includes: a first current detection unit that detects a direction and a magnitude of a current flowing through any one of the phase coils; and a direction of a current that flows through any phase coil different from the first current detection unit. Second current detecting means for detecting the magnitude, first voltage converting means for converting the current detected by the first current detecting means into voltage, and current detected by the second current detecting means as voltage. Based on the second voltage conversion means for conversion, the added value of the voltage converted by the first voltage conversion means and the voltage converted by the second voltage conversion means, the first current detection means is also the above-mentioned And calculating means for calculating the voltage of the phase coil that is not detected by the second detecting means.
The current detected by one of the first current detection means and the second current detection means is configured so that the positive / negative polarity is reversed with respect to the current detected by the other, The voltage converted by either one of the 1 voltage conversion means and the second voltage conversion means is configured such that the positive and negative polarities are reversed with respect to the voltage converted by the other.

請求項1に記載の3相モータの制御装置を用いれば、例えば図1(A)及び(B)に示すように第2電流検出手段によって検出された電流が第1電流検出手段によって検出された電流に対して正負の極性が逆となるように構成し、第2電圧変換手段にて変換された電圧が第1電圧変換手段にて変換された電圧に対して正負の極性が逆となるように構成する(この場合、第1電圧変換手段の構成は、図6(B)と同様の構成である)。
この場合、図3の電圧波形に示すように実際のU相コイルの電圧波形Vu´[=Vu(理想波形)+Vn(ノイズ成分であり、パルス状ノイズNが正方向に重畳)]と、実際のV相コイルの電圧波形Vv´を反転した電圧波形Vv´´[=Vv(理想波形)−Vn(ノイズ成分であり、パルス状ノイズNが負方向に重畳)]を得ることができる。
そしてW相コイルの電圧波形Vw´は、Vw´=−(Vu´+Vv´´)=−(Vu+Vn+Vv−Vn)=−(Vu+Vv)より求めることが可能であり、V相コイルの電圧波形を反転させる(正負の極性を逆にする)ことで、ノイズ成分Vnを相殺させている。
これにより、実際の電流を検出することなく他の相コイルからの検出値に基づいて演算にて求める1つの相コイルの電流(電圧から換算可能)を、より精度よく求めることが可能である。
If the control device for a three-phase motor according to claim 1 is used, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the current detected by the second current detecting means is detected by the first current detecting means. The positive and negative polarities are reversed with respect to the current so that the voltage converted by the second voltage converting means is opposite in polarity to the voltage converted by the first voltage converting means. (In this case, the configuration of the first voltage conversion means is the same as that shown in FIG. 6B).
In this case, as shown in the voltage waveform of FIG. 3, the actual voltage waveform Vu ′ of the U-phase coil [= Vu (ideal waveform) + Vn (noise component, pulsed noise N superimposed in the positive direction)] and actual Voltage waveform Vv ″ [= Vv (ideal waveform) −Vn (which is a noise component, and pulse noise N is superimposed in the negative direction)] obtained by inverting the voltage waveform Vv ′ of the V-phase coil.
The voltage waveform Vw ′ of the W-phase coil can be obtained from Vw ′ = − (Vu ′ + Vv ″) = − (Vu + Vn + Vv−Vn) = − (Vu + Vv), and the voltage waveform of the V-phase coil is inverted. The noise component Vn is canceled by making the polarity (reverse the positive and negative polarities).
Thereby, it is possible to more accurately obtain the current of one phase coil (convertible from the voltage) obtained by calculation based on the detected value from the other phase coil without detecting the actual current.

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
図1(A)及び(B)は、本発明の制御装置1の一実施の形態の構成の例を示しており、図6(A)及び(B)は従来の制御装置100の構成の例を示している。
●[制御装置1の構成(図1)]
図1(A)に示す本発明の制御装置1(3相モータの制御装置)は、互いに異なる3つの相コイル(U相コイルCu、V相コイルCv、W相コイルCw)を有する3相モータMを制御する制御装置である。
制御装置1は、3つの相コイルに供給する各々の電流を求める演算手段10(例えばCPU)と、演算手段10からの信号に基づいて3つの相コイルに各々の電流を供給する電流出力手段20(例えばPWMインバータ)と、相コイルのいずれか1つ(この場合、U相コイルCu)に流れる電流の方向と大きさを検出する第1電流検出手段30u(例えば電流センサ)と、第1電流検出手段30uとは異なる相コイルのいずれか(この場合、V相コイルCv)に流れる電流の方向と大きさを検出する第2電流検出手段30v(例えば電流センサ)と、第1電流検出手段30uにて検出した電流を電圧に変換する第1電圧変換手段Au(例えば演算増幅器)と、第2電流検出手段30vにて検出した電流を電圧に変換する第2電圧変換手段AvC(例えば演算増幅器)とを備えている。
なお、本発明の制御装置1を示す図1(A)、及び従来の制御装置100を示す図6(A)の例では、演算手段10はADコンバータ40を介して、第1電圧変換手段Auから出力される電圧Vu´をデジタル値に変換して取り込み、第2電圧変換手段AvCから出力される電圧Vu´´(図6(A)の例では電圧変換手段Avから出力される電圧Vv´)をデジタル値に変換して取り込む例を示しているが、ADコンバータ40は演算手段10内に備えていてもよい。
また、(制御)指令値は演算手段10にて求めてもよいし、外部の装置にて求めた指令値を演算手段10に入力してもよい(図示省略)。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A and 1B show an example of the configuration of an embodiment of the control device 1 of the present invention, and FIGS. 6A and 6B show an example of the configuration of a conventional control device 100. FIG. Is shown.
● [Configuration of control device 1 (Fig. 1)]
A control device 1 (a control device for a three-phase motor) of the present invention shown in FIG. 1A is a three-phase motor having three different phase coils (U-phase coil Cu, V-phase coil Cv, and W-phase coil Cw). A control device that controls M.
The control device 1 includes a calculation means 10 (for example, a CPU) for obtaining each current supplied to the three phase coils, and a current output means 20 for supplying each current to the three phase coils based on a signal from the calculation means 10. (For example, a PWM inverter), a first current detection means 30u (for example, a current sensor) for detecting the direction and magnitude of a current flowing through any one of the phase coils (in this case, the U-phase coil Cu), and a first current Second current detection means 30v (for example, a current sensor) for detecting the direction and magnitude of the current flowing in any of phase coils different from the detection means 30u (in this case, V-phase coil Cv), and first current detection means 30u. The first voltage conversion means Au (for example, an operational amplifier) that converts the current detected in Step 1 into voltage, and the second voltage conversion means Av that converts the current detected in the second current detection means 30v into voltage. And a (e.g. operational amplifiers).
In the example of FIG. 1A showing the control device 1 of the present invention and the example of FIG. 6A showing the conventional control device 100, the calculation means 10 is connected to the first voltage conversion means Au via the AD converter 40. The voltage Vu ′ output from the digital signal is converted into a digital value, and the voltage Vu ″ output from the second voltage conversion unit AvC (the voltage Vv ′ output from the voltage conversion unit Av in the example of FIG. 6A). However, the AD converter 40 may be included in the arithmetic means 10.
Further, the (control) command value may be obtained by the computing means 10, or the command value obtained by an external device may be inputted to the computing means 10 (not shown).

図1(A)に示す演算手段10は、第1電圧変換手段Auにて変換された電圧Vu´と、第2電圧変換手段AvCにて変換された電圧Vv´´との加算値に基づいて、第1電流検出手段30uも第2電流検出手段30vも検出していない相コイル(この場合、W相コイルCw)の電圧を算出する。
U相コイルCu、V相コイルCv、W相コイルCwは、点Pにて接続されているため、U相コイルに供給される電流IuとV相コイルに供給される電流IvとW相コイルに供給される電流Iwとの総和はゼロになる(Iu+Iv+Iw=0)。従って、共通の係数Aで各電流を電圧に変換すると、U相コイルに供給されている電流から求めた電圧VuはA*Iuで表すことができ、V相コイルに供給されている電流から求めた電圧VvはA*Ivで表すことができ、W相コイルに供給されている電流から求めた電圧VwはA*Iwで表すことができる。この場合、Vu+Vv+Vw=0であるので、VuとVvを検出すれば、演算にてVwを求めることができる(Vw=−(Vu+Vv))。
The arithmetic means 10 shown in FIG. 1A is based on the added value of the voltage Vu ′ converted by the first voltage conversion means Au and the voltage Vv ″ converted by the second voltage conversion means AvC. The voltage of the phase coil (in this case, the W-phase coil Cw) which is not detected by the first current detection means 30u and the second current detection means 30v is calculated.
Since the U-phase coil Cu, the V-phase coil Cv, and the W-phase coil Cw are connected at the point P, the current Iu supplied to the U-phase coil, the current Iv supplied to the V-phase coil, and the W-phase coil The sum total with the supplied current Iw becomes zero (Iu + Iv + Iw = 0). Therefore, when each current is converted into a voltage with a common coefficient A, the voltage Vu obtained from the current supplied to the U-phase coil can be expressed as A * Iu, and obtained from the current supplied to the V-phase coil. The voltage Vv can be expressed as A * Iv, and the voltage Vw obtained from the current supplied to the W-phase coil can be expressed as A * Iw. In this case, since Vu + Vv + Vw = 0, if Vu and Vv are detected, Vw can be obtained by calculation (Vw = − (Vu + Vv)).

本発明の制御装置1の特徴は、第1電流検出手段30u及び第2電流検出手段30vにて検出される電流の一方の正負の極性を反転させて、更に第1電圧変換手段Au及び第2電圧変換手段AvCの一方にて再度正負の極性を反転させた電圧を求める点である。図1(A)及び(B)は、第2電流変換手段30uにて検出される電流を第1電流変換手段30vにて検出される電流に対して正負の極性を反転させて、第2電圧変換手段AvCにて変換された電圧を第1電圧変換手段Auにて変換された電圧に対して正負の極性を反転させる例を示している。この場合、演算手段10にて算出されるW相コイルCwの電圧Vw=−(Vu+Vv)となる。
なお、第2電流検出手段30vにて検出される電流を反転させて、第2電圧変換手段AvCでなく第1電圧変換手段Auにて変換される電圧を反転させてもよい(図示省略)。この場合、上記に対して電圧Vuと電圧Vvの双方の極性が逆になるので、演算手段10にて算出されるW相コイルCwの電圧Vw=−(−Vu−Vv)=Vu+Vvとなる。
このように、第1電流検出手段30uと第2電流検出手段30vのいずれか一方によって検出された電流が、他方によって検出された電流に対して正負の極性が逆となるように構成し、更に、第1電圧変換手段Auと第2電圧変換手段AvCのいずれか一方によって変換された電圧が、他方によって変換された電圧に対して正負の極性が逆となるように構成する。
The feature of the control device 1 of the present invention is that the polarity of one of the currents detected by the first current detection means 30u and the second current detection means 30v is reversed, and further the first voltage conversion means Au and the second The point is to obtain a voltage obtained by reversing the polarity of the positive and negative polarity again in one of the voltage conversion means AvC. 1A and 1B show the second voltage obtained by inverting the positive / negative polarity of the current detected by the second current converter 30u with respect to the current detected by the first current converter 30v. An example is shown in which the voltage converted by the converter AvC is inverted in polarity between the voltage converted by the first voltage converter Au. In this case, the voltage Vw of the W-phase coil Cw calculated by the calculation means 10 is − (Vu + Vv).
Note that the current detected by the second current detection means 30v may be inverted to invert the voltage converted by the first voltage conversion means Au instead of the second voltage conversion means AvC (not shown). In this case, since the polarities of both the voltage Vu and the voltage Vv are opposite to the above, the voltage Vw of the W-phase coil Cw calculated by the calculation means 10 is − (− Vu−Vv) = Vu + Vv.
In this way, the current detected by one of the first current detection means 30u and the second current detection means 30v is configured so that the positive / negative polarity is reversed with respect to the current detected by the other, The voltage converted by one of the first voltage conversion means Au and the second voltage conversion means AvC is configured such that the positive and negative polarities are opposite to the voltage converted by the other.

また、図1(A)に示す本実施の形態の制御装置1と、図6(A)に示す従来の制御装置100では、同一の構成要素には同一符号を付与している。
この例では、どちらも第2電流検出手段30vそのものは同一であるが、図1(A)に示す本実施の形態では、図6(A)に示す従来に対して信号取り出し用の配線Livの接続を逆にすることで検出電流の正負の極性を逆にしている。これにより、図6(A)に示す従来では第2電流検出手段30vの検出電流iuが第2電圧変換手段Avに向かって流れていたが、図1(A)に示す本実施の形態では第2電流検出手段30vの検出電流iuが第2電流検出手段30vに向かって流れる方向に変えられている(正負の極性が逆となるように構成している)。
Moreover, in the control apparatus 1 of this Embodiment shown to FIG. 1 (A) and the conventional control apparatus 100 shown to FIG. 6 (A), the same code | symbol is provided to the same component.
In this example, the second current detection means 30v is the same in both cases, but in the present embodiment shown in FIG. 1A, the signal extraction wiring Liv is different from the conventional one shown in FIG. The polarity of the detection current is reversed by reversing the connection. Thus, in the prior art shown in FIG. 6 (A), the detection current iu of the second current detection means 30v flows toward the second voltage conversion means Av. In the present embodiment shown in FIG. The detection current iu of the two current detection means 30v is changed in the direction of flowing toward the second current detection means 30v (configured so that the positive and negative polarities are reversed).

そして図1(A)に示す本実施の形態では、第2電圧変換手段AvCにて第2電流検出手段30vによって検出された電流の正負の極性を反転させて電圧に変換、あるいは第2電圧変換手段AvCにて変換した電圧の正負の極性を反転させる。
図6(B)に、従来の第2電圧変換手段Avの構成の例を示す。配線Livに抵抗Rを接続し、抵抗Rの両端の電圧Vv´を取り出す。なお、この構成は、図6(A)及び図1(A)に示す第1電圧変換手段Auも同様である。
これに対して図1(B)の左図に示す本実施の形態では、入力された電流の正負の極性を反転させて電圧Vv´´に変換する例を示しており、配線Livの抵抗Rへの接続先を変更している。これにより、正負の極性を反転させた電流ivを、再度正負の極性を反転させて元に戻している。
また図1(B)の右図に示す本実施の形態では、入力された電流から変換した電圧の正負の極性を反転させる例を示しており、抵抗Rに接続された演算増幅器の出力を反転させている。これにより、正負の極性を反転させた電流ivから変換した電圧を、再度正負の極性を反転させて元に戻している。
In the present embodiment shown in FIG. 1A, the second voltage conversion means AvC inverts the positive / negative polarity of the current detected by the second current detection means 30v to convert it into a voltage, or the second voltage conversion. The polarity of the voltage converted by means AvC is inverted.
FIG. 6B shows an example of the configuration of the conventional second voltage conversion means Av. A resistor R is connected to the wiring Liv, and a voltage Vv ′ across the resistor R is taken out. This configuration is the same for the first voltage conversion means Au shown in FIGS. 6 (A) and 1 (A).
On the other hand, in the present embodiment shown in the left diagram of FIG. 1B, an example in which the polarity of the input current is inverted and converted into the voltage Vv ″ is shown, and the resistance R of the wiring Liv is shown. The connection destination is changed. As a result, the current iv with the positive and negative polarities reversed is restored by inverting the positive and negative polarities again.
1B shows an example in which the polarity of the voltage converted from the input current is inverted, and the output of the operational amplifier connected to the resistor R is inverted. I am letting. As a result, the voltage converted from the current iv in which the positive and negative polarities are inverted is restored by inverting the positive and negative polarities again.

●[本発明の効果1(ノイズの相殺(図2、図3))]
図2は従来の制御装置100(図6(A)参照)による、第1電流検出手段30uにて検出した電流に基づいたU相コイルの電圧Vu´(図2(B))と、第2電流検出手段30vにて検出した電流に基づいたV相コイルの電圧Vv´(図2(C))と、電圧Vu´と電圧Vv´とから演算にて求めたW相コイルの電圧Vw´(図2(D)であり、Vw´=−(Vu´+Vv´))の例を示している。なお、図2(A)は電圧Vu、電圧Vv、電圧Vwの理想的な電圧波形の例を示している。
この場合、制御装置100の配線Liv及びLiuの双方に重畳したノイズN(+Vnのノイズ)が、電圧Vu´と電圧Vv´の双方に重畳している。この電圧Vu´と電圧Vv´とを用いて電圧Vw´を演算すると、ノイズNの影響が増幅される(2*(−Vn)のノイズが現れる)結果となる。
[Effect 1 of the present invention (noise cancellation (FIGS. 2 and 3))]
FIG. 2 shows a U-phase coil voltage Vu ′ (FIG. 2B) based on the current detected by the first current detection means 30u by the conventional control device 100 (see FIG. 6A), a second The voltage Vv ′ of the V-phase coil (FIG. 2C) based on the current detected by the current detection means 30v, and the voltage Vw ′ of the W-phase coil calculated from the voltage Vu ′ and the voltage Vv ′ ( FIG. 2D shows an example of Vw ′ = − (Vu ′ + Vv ′)). FIG. 2A shows an example of ideal voltage waveforms of the voltage Vu, the voltage Vv, and the voltage Vw.
In this case, noise N (+ Vn noise) superimposed on both the wirings Liv and Liu of the control device 100 is superimposed on both the voltage Vu ′ and the voltage Vv ′. When the voltage Vw ′ is calculated using the voltage Vu ′ and the voltage Vv ′, the influence of the noise N is amplified (2 * (− Vn) noise appears).

図3に、本実施の形態における制御装置1(図1(A)参照)による、第1電流検出手段30uにて検出した電流に基づいたU相コイルの電圧Vu´(図3(B))と、第2電流検出手段30vにて検出した電流に基づいたV相コイルの電圧Vv´´(図3(C))と、電圧Vu´と電圧Vv´´とから演算にて求めたW相コイルの電圧Vw´(図3(D)であり、Vw´=−(Vu´+Vv´´))の例を示す。なお、図3(A)は電圧Vu、電圧Vv、電圧Vwの理想的な電圧波形の例を示している。
この場合、U相コイルの電圧Vu´(図3(B))は、従来(図2(B))と同様であるが、V相コイルの電圧Vv´´(図3(C))は、反転を行うことで、ノイズNが逆方向(−Vn)に現れる。これにより、Vu´+Vv´´にてノイズNが相殺され、演算により求めたW相コイルの電圧Vw´にはノイズNの影響が現れない。
FIG. 3 shows the voltage Vu ′ of the U-phase coil based on the current detected by the first current detection means 30u by the control device 1 (see FIG. 1A) in the present embodiment (FIG. 3B). And the V phase voltage Vv ″ (FIG. 3C) based on the current detected by the second current detection means 30v, and the W phase obtained by calculation from the voltage Vu ′ and the voltage Vv ″. An example of the coil voltage Vw ′ (FIG. 3D, Vw ′ = − (Vu ′ + Vv ″)) is shown. FIG. 3A shows an example of ideal voltage waveforms of the voltage Vu, the voltage Vv, and the voltage Vw.
In this case, the voltage Vu ′ (FIG. 3B) of the U-phase coil is the same as the conventional voltage (FIG. 2B), but the voltage Vv ″ (FIG. 3C) of the V-phase coil is By performing the inversion, the noise N appears in the reverse direction (−Vn). As a result, the noise N is canceled by Vu ′ + Vv ″, and the influence of the noise N does not appear on the voltage Vw ′ of the W-phase coil obtained by calculation.

●[本発明の効果2(電圧ドリフトの相殺(図4、図5))]
図4は従来の制御装置100(図6(A)参照)による、第1電流検出手段30uにて検出した電流に基づいたU相コイルの電圧Vu´(図4(B))と、第2電流検出手段30vにて検出した電流に基づいたV相コイルの電圧Vv´(図4(C))と、電圧Vu´と電圧Vv´とから演算にて求めたW相コイルの電圧Vw´(図4(D)であり、Vw´=−(Vu´+Vv´))の例を示している。なお、図4(A)は電圧Vu、電圧Vv、電圧Vwの理想的な電圧波形の例を示している。
この場合、基準GNDの浮きや電圧変換手段のオフセット誤差等による電圧ドリフト(+ΔVのドリフト)が、電圧Vu´と電圧Vv´の双方に発生している。この電圧Vu´と電圧Vv´とを用いて電圧Vw´を演算すると、電圧ドリフトの影響が増幅される(2*(−ΔV)のドリフトが現れる)結果となる。
[Effect 2 of the present invention (cancellation of voltage drift (FIGS. 4 and 5))]
FIG. 4 shows a U-phase coil voltage Vu ′ (FIG. 4B) based on the current detected by the first current detection means 30u by the conventional control device 100 (see FIG. 6A), a second The voltage Vv ′ of the V-phase coil (FIG. 4C) based on the current detected by the current detection means 30v and the voltage Vw ′ of the W-phase coil obtained by calculation from the voltage Vu ′ and the voltage Vv ′ ( FIG. 4D shows an example of Vw ′ = − (Vu ′ + Vv ′)). FIG. 4A shows an example of ideal voltage waveforms of the voltage Vu, the voltage Vv, and the voltage Vw.
In this case, voltage drift (+ ΔV drift) due to floating of the reference GND, offset error of the voltage conversion means, etc. occurs in both the voltage Vu ′ and the voltage Vv ′. When the voltage Vw ′ is calculated using the voltage Vu ′ and the voltage Vv ′, the influence of the voltage drift is amplified (2 * (− ΔV) drift appears).

図5に、本実施の形態における制御装置1(図1(A)参照)による、第1電流検出手段30uにて検出した電流に基づいたU相コイルの電圧Vu´(図5(B))と、第2電流検出手段30vにて検出した電流に基づいたV相コイルの電圧Vv´´(図5(C))と、電圧Vu´と電圧Vv´´とから演算にて求めたW相コイルの電圧Vw´(図5(D)であり、Vw´=−(Vu´+Vv´´))の例を示す。なお、図5(A)は電圧Vu、電圧Vv、電圧Vwの理想的な電圧波形の例を示している。
この場合、U相コイルの電圧Vu´(図5(B))は、従来(図4(B))と同様であるが、V相コイルの電圧Vv´´(図5(C))は、反転を行うことで、電圧ドリフトが逆方向(−ΔV)に現れる。これにより、Vu´+Vv´´にて電圧ドリフトが相殺され、演算により求めたW相コイルの電圧Vw´には電圧ドリフト(ΔV)の影響が現れない。
FIG. 5 shows the voltage Vu ′ of the U-phase coil based on the current detected by the first current detection means 30u by the control device 1 (see FIG. 1A) in the present embodiment (FIG. 5B). And the V phase voltage Vv ″ (FIG. 5C) based on the current detected by the second current detecting means 30v and the W phase obtained by calculation from the voltage Vu ′ and the voltage Vv ″. An example of the coil voltage Vw ′ (FIG. 5D, Vw ′ = − (Vu ′ + Vv ″)) is shown. FIG. 5A shows an example of ideal voltage waveforms of the voltage Vu, the voltage Vv, and the voltage Vw.
In this case, the voltage Vu ′ (FIG. 5B) of the U-phase coil is the same as the conventional voltage (FIG. 4B), but the voltage Vv ″ (FIG. 5C) of the V-phase coil is By performing inversion, a voltage drift appears in the reverse direction (−ΔV). Thereby, the voltage drift is canceled by Vu ′ + Vv ″, and the influence of the voltage drift (ΔV) does not appear in the voltage Vw ′ of the W-phase coil obtained by the calculation.

本発明の制御装置1(3相モータの制御装置)は、本実施の形態で説明した構成、処理、接続等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。   The control device 1 (a control device for a three-phase motor) of the present invention is not limited to the configuration, processing, connection, and the like described in the present embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible without changing the gist of the present invention. Is possible.

本発明の制御装置1(3相モータの制御装置)は、産業ロボット等、3相モータを用いた種々の装置やシステムの制御装置に適用することができる。   The control device 1 (control device for a three-phase motor) according to the present invention can be applied to various devices using a three-phase motor, such as an industrial robot, and control devices for a system.

本発明の制御装置1の一実施の形態の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of one Embodiment of the control apparatus 1 of this invention. 従来の制御装置100による電圧Vu´、電圧Vv´、電圧Vw´の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of voltage Vu ', voltage Vv', and voltage Vw 'by the conventional control apparatus 100. FIG. 本発明の制御装置1による電圧Vu´、電圧Vv´´、電圧Vw´の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of voltage Vu ', voltage Vv ", and voltage Vw' by the control apparatus 1 of this invention. 従来の制御装置100による電圧Vu´、電圧Vv´、電圧Vw´の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of voltage Vu ', voltage Vv', and voltage Vw 'by the conventional control apparatus 100. FIG. 本発明の制御装置1による電圧Vu´、電圧Vv´´、電圧Vw´の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of voltage Vu ', voltage Vv ", and voltage Vw' by the control apparatus 1 of this invention. 従来の制御装置100の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the conventional control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御装置
10 演算手段
20 電流出力手段
30u 第1電流検出手段
30v 第2電流検出手段
Au 第1電圧変換手段
AvC 第2電圧変換手段
Liu、Liv 配線
M 3相モータ
Cu U相コイル
Cv V相コイル
Cw W相コイル
R 抵抗

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 10 Calculation means 20 Current output means 30u 1st current detection means 30v 2nd current detection means Au 1st voltage conversion means AvC 2nd voltage conversion means Liu, Liv wiring M 3 phase motor Cu U phase coil Cv V phase coil Cw W phase coil R Resistance

Claims (1)

互いに異なる3つの相コイルを有する3相モータの制御装置であって、
前記相コイルのいずれか1つに流れる電流を検出する第1電流検出手段と、
前記第1電流検出手段とは異なる相コイルのいずれかに流れる電流を検出する第2電流検出手段と、
前記第1電流検出手段にて検出した電流を電圧に変換する第1電圧変換手段と、
前記第2電流検出手段にて検出した電流を電圧に変換する第2電圧変換手段と、
前記第1電圧変換手段にて変換された電圧と前記第2電圧変換手段にて変換された電圧との加算値に基づいて、前記第1電流検出手段も前記第2検出手段も検出していない相コイルの電圧を算出する演算手段とを備え、
前記第1電流検出手段と第2電流検出手段のいずれか一方によって検出された電流が、他方によって検出された電流に対して正負の極性が逆となるように構成されており、
前記第1電圧変換手段と第2電圧変換手段のいずれか一方によって変換された電圧が、他方によって変換された電圧に対して正負の極性が逆となるように構成されている、
ことを特徴とする3相モータの制御装置。

A control device for a three-phase motor having three different phase coils,
First current detection means for detecting a current flowing in any one of the phase coils;
Second current detection means for detecting a current flowing in any of phase coils different from the first current detection means;
First voltage conversion means for converting a current detected by the first current detection means into a voltage;
Second voltage conversion means for converting the current detected by the second current detection means into a voltage;
Neither the first current detection means nor the second detection means is detected based on the added value of the voltage converted by the first voltage conversion means and the voltage converted by the second voltage conversion means. Computing means for calculating the voltage of the phase coil,
The current detected by one of the first current detection means and the second current detection means is configured so that the positive and negative polarities are opposite to the current detected by the other,
The voltage converted by one of the first voltage conversion means and the second voltage conversion means is configured so that the positive and negative polarities are reversed with respect to the voltage converted by the other.
A control device for a three-phase motor.

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