JP5228460B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、PWM制御によりモータを駆動するインバータ回路において、ディジタル処理による演算遅れを低減し、モータ制御の応答性を高める方法に関するものである。   The present invention relates to a method of reducing calculation delay due to digital processing and increasing the response of motor control in an inverter circuit that drives a motor by PWM control.

PWM(Pulse Width Modulation)制御によってモータを制御する方式では、図11に示すような構成をしており、マイクロプロセッサを用いたディジタル制御が広く行われている。モータを制御するためには、モータに流れるモータ電流やモータのロータ位置を検出する必要があり、ディジタル制御ではある所定のサンプリング周期毎にこれらのモータ情報を検出し、モータが要求するトルクを出力するようにモータ電流を指令値と等しくなるようにマイクロプロセッサで演算することによりPWM電圧指令値を生成し、PWMインバータ回路へ半導体素子をON/OFFするパルスを生成するPWM制御を行っている。   The method of controlling the motor by PWM (Pulse Width Modulation) control has a configuration as shown in FIG. 11, and digital control using a microprocessor is widely performed. In order to control the motor, it is necessary to detect the motor current flowing through the motor and the rotor position of the motor. In the digital control, the motor information is detected at every predetermined sampling period, and the torque required by the motor is output. Thus, PWM control is performed to generate a PWM voltage command value by calculating the motor current so as to be equal to the command value, and to generate a pulse for turning on / off the semiconductor element to the PWM inverter circuit.

11は従来のモータ制御装置を示している。PWM制御によってモータを制御する周期であるキャリア周期を生成する三角波発生器の三角波信号を基準として、モータ電流やロータ位置を検出し、電流制御を行うタイミング信号をタイミング発生回路で生成している。図12は従来のモータ制御装置のタイミング信号の波形を示している。PWM制御では三角波信号の頂点付近では半導体素子のスイッチング動作が行われにくい構成となって
いるため、三角波の頂点のタイミングでモータ電流をサンプリングする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 11 shows a conventional motor control device. Based on a triangular wave signal of a triangular wave generator that generates a carrier cycle that is a cycle for controlling the motor by PWM control, a motor current and a rotor position are detected, and a timing signal for current control is generated by a timing generation circuit. FIG. 12 shows a waveform of a timing signal of a conventional motor control device. In the PWM control, the switching operation of the semiconductor element is difficult to be performed in the vicinity of the apex of the triangular wave signal. Therefore, a method of sampling the motor current at the timing of the apex of the triangular wave has been proposed (for example, see Patent Document 1). .

また、電流制御応答性を改善する方法として、電流サンプリングのタイミングを三角波信号の頂点より所定時間前に設定し、次の三角波の頂点でPWM電圧指令値を更新する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平9−121558号公報 特開2005−312274号公報
Further, as a method for improving the current control response, a method is proposed in which the current sampling timing is set a predetermined time before the apex of the triangular wave signal, and the PWM voltage command value is updated at the apex of the next triangular wave (for example, , See Patent Document 2).
JP-A-9-121558 JP 2005-31274 A

しかしながら、特許文献1の方法では、検出したモータ電流値を用いてマイクロプロセッサで電流制御の演算を行った後、PWM電圧指令値が生成されるが、そのPWM電圧指令値が反映されるのは三角波信号の次の頂点のタイミングになるために遅延が発生し、電流制御の応答性を高めるには限界があった(図12参照)。   However, in the method of Patent Document 1, a PWM voltage command value is generated after a current control calculation is performed by a microprocessor using the detected motor current value. However, the PWM voltage command value is reflected. There is a delay due to the timing of the next vertex of the triangular wave signal, and there is a limit to improving the response of current control (see FIG. 12).

一方、特許文献2の方法では、電流サンプリングのタイミングをマイクロプロセッサによる電流制御の演算時間分、三角波信号の頂点より前にとるので、PWM制御のスイッチングノイズによる影響を受けてしまうという課題がある(図13参照)。   On the other hand, the method of Patent Document 2 has a problem that it is affected by switching noise of PWM control because the timing of current sampling is set before the apex of the triangular wave signal by the calculation time of current control by the microprocessor. (See FIG. 13).

また、PWM制御のスイッチングノイズの影響を低減する方法として、図14に示すように電流制御の演算に必要な時間を三角波信号の頂点の両側にとり、電流サンプリングのタイミングを三角波信号の頂点に近づける方法がある。しかし、PWM電圧指令値が三角波信号の頂点付近にある場合に、三角波信号の頂点間で半導体素子のスイッチングが2度発生することがあり、半導体素子の発熱が大きくなる。   As a method for reducing the influence of switching noise in PWM control, as shown in FIG. 14, the time required for the current control calculation is set on both sides of the apex of the triangular wave signal, and the current sampling timing is made close to the apex of the triangular wave signal. There is. However, when the PWM voltage command value is in the vicinity of the apex of the triangular wave signal, switching of the semiconductor element may occur twice between the apexes of the triangular wave signal, increasing the heat generation of the semiconductor element.

PWM電圧指令値の最大値と最小値に制限をかけることによって、半導体素子のスイッチングを2度発生させない構成にすることも可能であるが、PWMインバータ回路の出力できる電圧が小さくなってしまい、モータの出力電力が低下するという課題がある。   By limiting the maximum and minimum values of the PWM voltage command value, it is possible to prevent the semiconductor element from switching twice. However, the voltage that can be output from the PWM inverter circuit is reduced, and the motor is reduced. There is a problem that the output power of the power supply decreases.

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、PWMインバータ回路の出力可能な電圧を小さくすることなく、PWM制御のスイッチングノイズの影響を低減し、半導体素子の発熱を増加させることなく、電流制御の応答性を高めるモータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and reduces the influence of switching noise in PWM control without reducing the voltage that can be output from the PWM inverter circuit, and without increasing the heat generation of the semiconductor element. An object of the present invention is to provide a motor control device that enhances control responsiveness.

上記課題を解決するために請求項1および2に記載のモータ制御装置は、半導体素子をON/OFFすることにより直流電圧を交流電圧に変換し、モータに電力を供給するPWMインバータ回路と、前記PWMインバータ回路の半導体素子にON/OFFの指令を与えるゲート制御部と、モータに流れるモータ電流値を検出する電流検出器と、検出した前記モータ電流値をディジタル演算のために一定間隔で値を保持する電流サンプルホールド回路と、PWMの変調周期となる三角波信号を生成する三角波発生器と、モータに印加する電圧値を生成する電流制御部と、前記電流制御部で生成された電圧値をPWM電圧指令値として更新するPWM生成部と、前記PWM電圧指令値と前記三角波信号との大小を比較して生成されるPWM信号を前記ゲート制御部へ出力する比較器と、前記電流サンプルホールド回路が前記モータ電流値を保持し、前記電流制御部がディジタル演算を行う電流サンプルホールドタイミング信号と、前記PWM生成部が前記PWM電圧指令値を更新するPWM信号更新タイミング信号とを生成するタイミング発生回路を備え、前記電流制御部がディジタル演算を行う時間(電流制御演算時間)を前記三角波信号の頂点の両側にとり、前記タイミング発生回路は、前記電流制御演算時間の直前に前記電流サンプルホール
ドタイミング信号を出力し、前記比較器からのPWM信号の変化を前記三角波信号の上下の頂点間毎に監視し、前記比較器からのPWM信号が変化しない場合に前記電流制御演算時間の直後に前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、前記比較器からのPWM信号が変化した場合に前記PWM信号更新タイミング信号は前記三角波信号の次の頂点で生成する、または生成をしない構成としている。
In order to solve the above problems, the motor control device according to claim 1 and 2 is a PWM inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by turning on and off a semiconductor element and supplies electric power to the motor; A gate control unit for giving an ON / OFF command to the semiconductor element of the PWM inverter circuit, a current detector for detecting a motor current value flowing through the motor, and a value for the detected motor current value at regular intervals for digital calculation. A current sample hold circuit for holding, a triangular wave generator for generating a triangular wave signal that becomes a PWM modulation period, a current control unit for generating a voltage value to be applied to the motor, and a voltage value generated by the current control unit for PWM A PWM generator that updates the voltage command value, and a PWM signal that is generated by comparing the magnitudes of the PWM voltage command value and the triangular wave signal. A comparator for outputting to the serial gate control unit, said current sample-and-hold circuit holds the motor current value, a current sample-and-hold timing signal which the current control unit performs the digital operation, the PWM generator is the PWM voltage command A timing generation circuit that generates a PWM signal update timing signal for updating a value, and takes time (current control calculation time) for the current control unit to perform digital calculation on both sides of the apex of the triangular wave signal. The current sample hole immediately before the current control calculation time
Outputs de timing signal, and monitoring changes in the PWM signal from the comparator for each between the upper and lower vertices of the triangular wave signal, immediately after the current control operation time when the PWM signal from the comparator does not change When the PWM signal update timing signal is generated and the PWM signal from the comparator changes, the PWM signal update timing signal is generated at the next vertex of the triangular wave signal or not generated .

また、請求項に記載のモータ制御装置は、前記比較器からのPWM信号の監視を相毎に独立して行い、監視した相においてのみ前記PWM信号更新タイミング信号の生成に反映させる構成としてもよい。 According to a third aspect of the present invention , the motor control device according to the third aspect is configured such that the PWM signal from the comparator is monitored independently for each phase, and is reflected in the generation of the PWM signal update timing signal only in the monitored phase. Good.

また、請求項に記載のモータ制御装置は、前記比較器からのPWM信号の監視を全相において一括して行い、全相の出力信号が変化しないときのみ全相の前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、いずれかの相で出力信号が変化したときに全相の前記PWM信号更新タイミング信号は前記三角波信号の次の頂点で生成する構成としてもよい。 The motor control device according to claim 4 monitors the PWM signal from the comparator in all phases at once, and only when the output signal of all phases does not change, the PWM signal update timing signal for all phases. The PWM signal update timing signal for all phases may be generated at the next vertex of the triangular wave signal when the output signal changes in any phase .

また、請求項に記載のモータ制御装置は、前記比較器からのPWM信号の監視を全相において一括して行い、全相の出力信号が変化しないときのみ全相の前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、いずれかの相で出力信号が変化したときに全相の前記PWM信号更新タイミング信号を生成しない構成としてもよい。 The motor control device according to claim 5 monitors the PWM signal from the comparator in all phases at once, and only when the output signals of all phases do not change, the PWM signal update timing signal for all phases. The PWM signal update timing signal for all phases may not be generated when the output signal changes in any phase .

さらに、請求項に記載のモータ制御装置は、前記タイミング発生回路は、さらに、前記半導体素子をON/OFFするのを許可するスイッチング許可信号を生成し、前記比較器からのPWM信号が変化しない場合にスイッチング許可信号を生成する構成としてもよい。 Further, in the motor control device according to claim 6 , the timing generation circuit further generates a switching permission signal that permits the semiconductor element to be turned ON / OFF, and the PWM signal from the comparator does not change. In some cases, the switching permission signal may be generated.

請求項1から請求項に記載のモータ制御装置によれば、PWMインバータ回路の出力可能な電圧を小さくすることなく、PWM制御のスイッチングノイズの影響を低減し、半導体素子の発熱を増加させることなく、電流制御の応答性を高めることができる。 According to the motor control device of any one of claims 1 to 6 , the influence of PWM control switching noise can be reduced and the heat generation of the semiconductor element can be increased without reducing the voltage that can be output from the PWM inverter circuit. In addition, the response of current control can be improved.

加えて、請求項に記載のモータ制御装置によれば、モータ制御の応答性を高めることができる。 In addition, according to the motor control device of the third aspect , the responsiveness of the motor control can be improved.

さらに、請求項に記載のモータ制御装置によれば、全ての相の電圧バランスを崩すことなくモータ制御の応答性を高めることができる。 Furthermore, according to the motor control device of the fourth aspect , the responsiveness of the motor control can be improved without breaking the voltage balance of all phases.

半導体素子をON/OFFすることにより直流電圧を交流電圧に変換し、モータに電力を供給するPWMインバータ回路と、前記PWMインバータ回路の半導体素子にON/OFFの指令を与えるゲート制御部と、モータに流れるモータ電流値を検出する電流検出器と、検出した前記モータ電流値をディジタル演算のために一定間隔で値を保持する電流サンプルホールド回路と、PWMの変調周期となる三角波信号を生成する三角波発生器と、モータに印加する電圧値を生成する電流制御部と、前記電流制御部で生成された電圧値をPWM電圧指令値として更新するPWM生成部と、前記PWM電圧指令値と前記三角波信号との大小を比較して生成されるPWM信号を前記ゲート制御部へ出力する比較器と、前記電流サンプルホールド回路が前記モータ電流値を保持し、前記電流制御部がディジタル演算を行う電流サンプルホールドタイミング信号と、前記PWM生成部が前記PWM電圧指令値を更新するPWM信号更新タイミング信号とを生成するタイミング発生回路を備え、前記電流制御部がディジタル演算を行う時間(電流制御演算時間)を前記三角波信号の頂点の両側にとり、前記タイミング発生回路は、前記電流制御演算時間の直前に前記電流サ
ンプルホールドタイミング信号を出力し、前記比較器からのPWM信号の変化を前記三角波信号の上下の頂点間毎に監視し、前記比較器からのPWM信号が変化しない場合に前記電流制御演算時間の直後に前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、前記比較器からのPWM信号が変化した場合に前記PWM信号更新タイミング信号は前記三角波信号の次の頂点で生成する、または生成をしないことを特徴とするモータ制御装置である。
A PWM inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by turning ON / OFF the semiconductor element and supplies electric power to the motor, a gate control unit that gives an ON / OFF command to the semiconductor element of the PWM inverter circuit, and a motor A current detector for detecting the motor current value flowing through the current, a current sample-and-hold circuit for holding the detected motor current value at a constant interval for digital calculation, and a triangular wave for generating a triangular wave signal that becomes a PWM modulation cycle A generator, a current control unit that generates a voltage value to be applied to the motor, a PWM generation unit that updates the voltage value generated by the current control unit as a PWM voltage command value, the PWM voltage command value and the triangular wave signal a comparator for outputting a PWM signal to the gate control unit which is generated by comparing the magnitude of said current sample-and-hold circuit Holding the serial motor current value, a current sample-and-hold timing signal which the current control unit performs the digital operation, a timing generation circuit for generating a PWM signal update timing signal the PWM generation unit updates the PWM voltage instruction value The current control unit performs a digital computation time (current control computation time) on both sides of the apex of the triangular wave signal, and the timing generation circuit includes the current support immediately before the current control computation time.
Outputs sample hold timing signal, monitor the changes in the PWM signal from the comparator for each between the upper and lower vertices of the triangular wave signal, immediately after the current control operation time when the PWM signal from the comparator does not change The PWM signal update timing signal is generated at the same time, and when the PWM signal from the comparator changes, the PWM signal update timing signal is generated or not generated at the next vertex of the triangular wave signal. It is a motor control device.

本発明の実施例1について、図1から図3を用いて説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1はモータ制御装置における要部ブロック図、図2はPWMインバータ回路及びゲート制御部のブロック図、図3は各ブロックにおける信号波形を示している。各ブロックの役割を以下に説明する。   FIG. 1 is a main block diagram of a motor control device, FIG. 2 is a block diagram of a PWM inverter circuit and a gate control unit, and FIG. 3 shows signal waveforms in each block. The role of each block will be described below.

図1において、1はモータに流す電流を決定する電流指令、6はモータ、5はPWMインバータ回路、11aはゲート制御部、14はロータの位置を検出するロータリーエンコーダ、16(16U、16V)はU相およびV相に流れるモータ電流を電圧に変換するシャント抵抗器である。   In FIG. 1, 1 is a current command for determining a current to be supplied to the motor, 6 is a motor, 5 is a PWM inverter circuit, 11a is a gate control unit, 14 is a rotary encoder for detecting the position of the rotor, and 16 (16U, 16V) are This is a shunt resistor that converts the motor current flowing in the U phase and V phase into a voltage.

FAサーボ分野で用いられるモータは小型化や高速応答性が求められることから、3相AC同期機が広く利用されている。   Since motors used in the FA servo field require miniaturization and high-speed response, three-phase AC synchronous machines are widely used.

PWMインバータ回路5は、図2のように構成されている。3相モータの場合は、6つの半導体素子(IGBTなど)であるパワー素子53(53U、53V、53W、53X、53Y、53Z)と還流電流を流すリカバリーダイオード54(54U、54V、54W、54X、54Y、54Z)で構成される。各パワー素子53はプリドライブ回路52(52U、52V、52W、52X、52Y、52Z)でパワー素子53のONに必要な電源(一般的には15V程度)に増幅してパワー素子53をON/OFFさせる。   The PWM inverter circuit 5 is configured as shown in FIG. In the case of a three-phase motor, a power element 53 (53U, 53V, 53W, 53X, 53Y, 53Z), which is six semiconductor elements (IGBT, etc.) and a recovery diode 54 (54U, 54V, 54W, 54X, 54Y, 54Z). Each power element 53 is amplified by a pre-drive circuit 52 (52U, 52V, 52W, 52X, 52Y, 52Z) to a power source (generally about 15V) necessary for turning on the power element 53 to turn on / off the power element 53. Turn it off.

ゲート制御部11aは、3相分のPWM信号を上相と下相に分離し、ゲート制御回路47aはスイッチングを切り替える際には同時ONしないように、ONさせる側にディレイをつけて両方OFFさせる期間を設けるような論理構成となっている。   The gate control unit 11a separates the PWM signal for three phases into an upper phase and a lower phase, and the gate control circuit 47a is turned off with a delay on the side to be turned on so as not to be turned on simultaneously when switching the switching. The logical configuration is such that a period is provided.

モータ6の電流検出は、3相モータのモータ電流の総和は0になることを利用して、2相のモータ電流を検出し、残りの1相のモータ電流は演算により求める。このようにコストダウンの点からも2つのシャント抵抗器16によるモータ電流検出方式を採用するのが一般的である。   The current detection of the motor 6 uses the fact that the sum of the motor currents of the three-phase motor becomes 0, detects the two-phase motor current, and obtains the remaining one-phase motor current by calculation. As described above, the motor current detection method using the two shunt resistors 16 is generally adopted from the viewpoint of cost reduction.

また、出力電力が大きい場合は、シャント抵抗器16の損失が大きくなるため、ホール素子やコイル等で構成されるCT(電流−電圧変換器)が採用されることが多い。モータ電流は、シャント抵抗器16やCTで電圧に変換され、電流検出器12でディジタル変換される。アナログ信号をディジタルデータに変換する電流検出器12は、ADコンバータが用いられる。マイクロコンピュータ(以下、マイコン)によるディジタル制御では所定の周期毎に演算処理を行うので、モータ電流は演算周期毎にADコンバータでディジタルデータに変換し、電流サンプルホールド回路15でモータ電流のディジタルデータを保持して演算処理を行う構成となっている。   Further, when the output power is large, the loss of the shunt resistor 16 becomes large, so that a CT (current-voltage converter) composed of a Hall element, a coil, or the like is often employed. The motor current is converted into a voltage by the shunt resistor 16 and CT, and digitally converted by the current detector 12. An AD converter is used as the current detector 12 that converts an analog signal into digital data. In digital control by a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer), arithmetic processing is performed at predetermined intervals. Therefore, the motor current is converted into digital data by an AD converter at each arithmetic cycle, and the digital data of the motor current is converted by a current sample and hold circuit 15. It is configured to hold and perform arithmetic processing.

ロータリーエンコーダ14には光学式や磁気式のものがあり、FAサーボ分野では高精度な位置決めが要求されることから、17bit分解能などの分解能が高いロータリーエンコーダ14が用いられる。また、モータの応答性を高めるためにもロータリーエンコーダ14の分解能の高分解能化は有効であり、17bit以上の分解能を有するものも採用
され始めている。
The rotary encoder 14 includes an optical type and a magnetic type, and high-precision positioning is required in the FA servo field. Therefore, the rotary encoder 14 having a high resolution such as a 17-bit resolution is used. Further, in order to improve the responsiveness of the motor, it is effective to increase the resolution of the rotary encoder 14, and those having a resolution of 17 bits or more are beginning to be adopted.

ロータ位置情報44は、シリアルデータに変換されてロータリーエンコーダ14から送信され、位置検出器13でシリアルデータをパラレルデータに変換し、ロータ位置検出値45を生成する。ロータ位置情報44は、ディジタル制御に使用する際に、モータ電流と同様に所定の周期毎に位置サンプルホールド回路9でロータ位置検出値45を保持して演算処理を行う構成となっている。   The rotor position information 44 is converted into serial data and transmitted from the rotary encoder 14, and the position detector 13 converts the serial data into parallel data to generate a rotor position detection value 45. When the rotor position information 44 is used for digital control, the position sample hold circuit 9 holds the rotor position detection value 45 and performs arithmetic processing at predetermined intervals, like the motor current.

次に、PWM制御のタイミング生成やキャリア周波数を生成する三角波発生器7とタイミング発生回路8aについて説明する。   Next, the triangular wave generator 7 and the timing generation circuit 8a for generating the timing of PWM control and generating the carrier frequency will be described.

三角波発生器7は、マイコンなどのクロックを利用してアップ/ダウンカウンタを用いて生成される。頂点の値を設定し、アップ/ダウンカウンタのカウンタ値が0からアップカウントして頂点に到達した時点でダウンカウントに切り替え、0までダウンカウントを行い、0に到達するとアップカウントに切り替える。これを繰り返すことによって三角波信号34を生成する。   The triangular wave generator 7 is generated using an up / down counter using a clock such as a microcomputer. The value of the vertex is set, and when the counter value of the up / down counter is counted up from 0 and reaches the vertex, the count is switched to down count. By repeating this, a triangular wave signal 34 is generated.

この三角波信号34の周波数がPWM制御のキャリア周波数となり、クロックが10MHzの場合、頂点の設定を500と設定すればキャリア周波数が10kHzとなる。三角波発生器7が生成した三角波信号34は、PWM制御でPWM電圧指令値と比較する信号として利用する。   When the frequency of the triangular wave signal 34 is the carrier frequency for PWM control and the clock is 10 MHz, the carrier frequency becomes 10 kHz if the apex is set to 500. The triangular wave signal 34 generated by the triangular wave generator 7 is used as a signal to be compared with the PWM voltage command value by PWM control.

タイミング発生回路8aは、三角波発生器7からの三角波信号34を受け、各ブロックの動作を開始させる割り込み信号を生成する。割り込み信号の生成は、三角波信号34のカウント値に対し、割り込みを発生させるタイミングの値を設定し、カウント値と等しくなった場合にパルスを発生させる。   The timing generation circuit 8a receives the triangular wave signal 34 from the triangular wave generator 7, and generates an interrupt signal for starting the operation of each block. In the generation of the interrupt signal, a timing value for generating an interrupt is set for the count value of the triangular wave signal 34, and a pulse is generated when the value becomes equal to the count value.

電流制御部2は、電流サンプルホールド回路15で保持したモータ電流サンプリング値43と、位置サンプルホールド回路9で保持したロータ位置サンプリング値46と電流指令1から各相の電圧指令値31(31U、31V、31W)を演算により求める。マイコンを使用したディジタル制御ではdq変換とPI制御(比例・積分制御)によって求めるのが一般的である。   The current control unit 2 calculates the voltage command value 31 (31U, 31V) for each phase from the motor current sampling value 43 held by the current sample hold circuit 15, the rotor position sampling value 46 held by the position sample hold circuit 9, and the current command 1. , 31W) is obtained by calculation. In digital control using a microcomputer, it is generally obtained by dq conversion and PI control (proportional / integral control).

PWM生成部3は、電流制御部2で求めた各相の電圧指令値31をPWM制御に用いる三角波信号34の振幅レベルに調整し、PWM電圧指令値32(32U、32V、32W)に変換する。三角波信号34の最大振幅の半分のとき各相の電圧指令値31がゼロとなり、PWMのdutyが50%となる。また、三角波信号34の最大振幅のとき各相の電圧指令値31が最大となり、PWMのdutyが100%となる。   The PWM generation unit 3 adjusts the voltage command value 31 of each phase obtained by the current control unit 2 to the amplitude level of the triangular wave signal 34 used for PWM control, and converts it into a PWM voltage command value 32 (32U, 32V, 32W). . When the maximum amplitude of the triangular wave signal 34 is half, the voltage command value 31 of each phase is zero, and the PWM duty is 50%. Further, when the triangular wave signal 34 has the maximum amplitude, the voltage command value 31 of each phase is maximum, and the PWM duty is 100%.

比較器4は、PWM生成部3で求めたPWM電圧指令値32と三角波発生器7で生成した三角波信号34を比較し、PWM電圧指令値32が大きい場合はPWM信号をHとし、小さい場合はPWM信号をLとする。電圧指令値31の演算が正負逆のときは、この論理を反転して得ることができる。   The comparator 4 compares the PWM voltage command value 32 obtained by the PWM generation unit 3 with the triangular wave signal 34 generated by the triangular wave generator 7, and when the PWM voltage command value 32 is large, the PWM signal is set to H. Let PWM signal be L. When the calculation of the voltage command value 31 is positive and negative, this logic can be inverted.

以上が主な各ブロックの役割であり、応答性を高めるために実施した内容について図3を用いて説明する。なお、図3ではU相の例を示しているが、V相とW相も同じ構成となる。   The above is the role of each main block, and the contents implemented to improve the responsiveness will be described with reference to FIG. Although FIG. 3 shows an example of the U phase, the V phase and the W phase have the same configuration.

タイミング発生回路8aは、三角波信号34の頂点から所定の時間前に電流サンプルホールドタイミング信号38を電流サンプルホールド回路15と電流検出器12に出力し、
各相のモータ電流サンプリング値を得る。モータ電流検出後、電流制御部2で行う演算処理を行う。この演算処理時間はマイコンの処理能力に左右されるが、5から10μs程度の時間で処理できる。
The timing generation circuit 8a outputs a current sample hold timing signal 38 to the current sample hold circuit 15 and the current detector 12 a predetermined time before the apex of the triangular wave signal 34,
Obtain the motor current sampling value for each phase. After the motor current is detected, a calculation process performed by the current control unit 2 is performed. This calculation processing time depends on the processing capacity of the microcomputer, but can be processed in a time of about 5 to 10 μs.

ここで、タイミング発生回路8aは、三角波信号34の頂点から所定の時間後にPWM信号更新タイミング信号35UをPWM生成部3に出力し、電流制御部2で求めた各相の電圧指令値31を変換処理して各相PWM電圧指令値32を比較器4に出力し、三角波信号34と大小比較によってPWM信号36を出力する。 Here, the timing generation circuit 8a outputs the PWM signal update timing signal 35U to the PWM generation unit 3 after a predetermined time from the apex of the triangular wave signal 34 , and converts the voltage command value 31 of each phase obtained by the current control unit 2. Each phase PWM voltage command value 32 is processed and output to the comparator 4, and the PWM signal 36 is output by comparing the triangular wave signal 34 with the magnitude.

電流サンプルホールドタイミング信号38とPWM信号更新タイミング信号35Uの出力タイミングは、電流制御部2の演算処理時間(電流制御演算時間)が三角波信号34の頂点を基準とし、図3のように前後に分配するように設定すれば、ノイズの影響を受け難くすることができる。 The output timings of the current sample hold timing signal 38 and the PWM signal update timing signal 35U are distributed back and forth as shown in FIG. 3, with the calculation processing time (current control calculation time) of the current control unit 2 based on the apex of the triangular wave signal 34. If it is set so as to be, it can be made less susceptible to noise.

ここで、図3の丸箇所(1)のように、三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング35Uまでの間でPWM信号36Uが変化する場合がある。タイミング発生回路8aは三角波信号34の頂点間をSW監視区間とし、三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング信号35Uが出力するまでの区間にPWM信号36Uが変化した場合は、PWM信号更新タイミング信号35Uを出力せず、三角波信号34の次の頂点でPWM信号更新タイミング信号35Uを出力し、PWM電圧指令値32Uを更新するように構成する。   Here, as indicated by a circle (1) in FIG. 3, the PWM signal 36U may change between the apex of the triangular wave signal 34 and the PWM signal update timing 35U. The timing generation circuit 8a sets the interval between the vertices of the triangular wave signal 34 as the SW monitoring interval, and when the PWM signal 36U changes during the interval from the apex of the triangular wave signal 34 to the output of the PWM signal update timing signal 35U, the PWM signal update timing signal 35U is not output, the PWM signal update timing signal 35U is output at the next vertex of the triangular wave signal 34, and the PWM voltage command value 32U is updated.

実施例1のモータ制御装置によれば、電流制御部で演算した結果を直ぐにPWM電圧指令値として反映できるので、モータ制御の応答性を高めることができる。更に、三角波信号の頂点付近でモータ電流を検出するため、半導体素子のスイッチングの影響を受けにくい。更に、SW監視区間での半導体素子のスイッチング回数を1回と制限しているため、半導体素子のスイッチング回数の増加によるノイズや発熱の影響が大きくなることがない。更に、三角波信号の頂点までPWM電圧指令値を設定できるので、電圧の利用率が低減することもない。   According to the motor control apparatus of the first embodiment, the result calculated by the current control unit can be immediately reflected as the PWM voltage command value, so that the responsiveness of the motor control can be improved. Furthermore, since the motor current is detected near the apex of the triangular wave signal, it is not easily affected by the switching of the semiconductor element. Furthermore, since the number of times of switching of the semiconductor element in the SW monitoring section is limited to one, the influence of noise and heat generation due to an increase in the number of times of switching of the semiconductor element does not increase. Furthermore, since the PWM voltage command value can be set up to the top of the triangular wave signal, the voltage utilization rate is not reduced.

図4を用いて、本発明の実施例2について説明する。実施例1と異なるのはPWM信号更新タイミング信号の出力構成だけであり、この点について説明する。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The only difference from the first embodiment is the output configuration of the PWM signal update timing signal, which will be described.

図4は各ブロックにおける信号波形を示しており、丸箇所(2)のように三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング35Uまでの間でPWM信号36Uが変化する場合、タイミング発生回路8aは三角波信号34の頂点間をSW監視区間とし、三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング信号35Uが出力するまでの区間にPWM信号36Uが変化した場合は、PWM信号更新タイミング信号35Uを出力しない構成とする。PWM電圧指令値32は、次の周期の演算により新しい値に更新され、次のPWM信号更新タイミング信号35Uのタイミングで反映する。   FIG. 4 shows a signal waveform in each block. When the PWM signal 36U changes between the apex of the triangular wave signal 34 and the PWM signal update timing 35U as indicated by a circle (2), the timing generating circuit 8a has a triangular wave. The configuration is such that the interval between the vertices of the signal 34 is the SW monitoring interval, and the PWM signal update timing signal 35U is not output when the PWM signal 36U changes from the apex of the triangular wave signal 34 until the output of the PWM signal update timing signal 35U. To do. The PWM voltage command value 32 is updated to a new value by the calculation of the next cycle and reflected at the timing of the next PWM signal update timing signal 35U.

実施例2のモータ制御装置によれば、電流制御部で演算した結果を直ぐにPWM電圧指令値として反映できるので、モータ制御の応答性を高めることができる。更に、三角波信号の頂点付近でモータ電流を検出するため、半導体素子のスイッチングの影響を受けにくい。更に、SW監視区間での半導体素子のスイッチング回数を1回と制限しているため、半導体素子のスイッチング回数の増加によるノイズや発熱の影響が大きくなることがない。更に、三角波信号の頂点までPWM電圧指令値を設定できるので、電圧の利用率が低減することもない。   According to the motor control apparatus of the second embodiment, the result calculated by the current control unit can be immediately reflected as the PWM voltage command value, so that the responsiveness of the motor control can be improved. Furthermore, since the motor current is detected near the apex of the triangular wave signal, it is not easily affected by the switching of the semiconductor element. Furthermore, since the number of times of switching of the semiconductor element in the SW monitoring section is limited to one, the influence of noise and heat generation due to an increase in the number of times of switching of the semiconductor element does not increase. Furthermore, since the PWM voltage command value can be set up to the top of the triangular wave signal, the voltage utilization rate is not reduced.

図5と図6を用いて本発明の実施例3について説明する。実施例1および実施例2と異なるのは、タイミング発生回路8bでPWM信号36U、36V、36Wの変化を監視する点であり、これについて説明する。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference from the first and second embodiments is that the timing generation circuit 8b monitors changes in the PWM signals 36U, 36V, and 36W, which will be described.

図5は実施例3のモータ制御装置における要部ブロック図、図6は各ブロックにおける信号波形を示している。図5のタイミング発生回路8bは、三角波信号34の頂点とPWM信号更新タイミング信号35の間でPWM信号36U、36V、36Wが変化したかどうかを監視する。この期間で1相でも信号の変化がある場合、全ての相に対しPWM信号更新タイミング信号35を生成せず、三角波信号34の次の頂点でPWM信号更新タイミング信号35を生成する構成とする。   FIG. 5 is a principal block diagram of the motor control apparatus according to the third embodiment, and FIG. 6 shows signal waveforms in the respective blocks. The timing generation circuit 8b in FIG. 5 monitors whether the PWM signals 36U, 36V, and 36W have changed between the apex of the triangular wave signal 34 and the PWM signal update timing signal 35. When there is a signal change even in one phase during this period, the PWM signal update timing signal 35 is not generated for all phases, and the PWM signal update timing signal 35 is generated at the next vertex of the triangular wave signal 34.

図6はU相の信号波形であり、丸箇所(3)のようにV相あるいはW相でPWM信号の変化があった場合、PWM信号更新タイミング信号35は生成されないので、U相のPWM電圧指令値32Uはこのタイミングで更新されず、三角波信号34の次の頂点で更新される。   FIG. 6 shows a U-phase signal waveform. When there is a change in the PWM signal in the V phase or the W phase as indicated by a circle (3), the PWM signal update timing signal 35 is not generated. The command value 32U is not updated at this timing, but is updated at the next vertex of the triangular wave signal 34.

実施例3のモータ制御装置によれば、モータに印加する全ての相の電圧バランスを崩すことなく、電流制御部で演算した結果を直ぐにPWM電圧指令値として反映できるので、モータ制御の応答性を高めることができる。更に、三角波信号の頂点付近でモータ電流を検出するため、半導体素子のスイッチングの影響を受けにくい。更に、SW監視区間での半導体素子のスイッチング回数を1回と制限しているため、半導体素子のスイッチング回数の増加によるノイズや発熱の影響が大きくなることがない。更に、三角波信号の頂点までPWM電圧指令値を設定できるので、電圧の利用率が低減することもない。   According to the motor control device of the third embodiment, the result calculated by the current control unit can be immediately reflected as a PWM voltage command value without destroying the voltage balance of all phases applied to the motor. Can be increased. Furthermore, since the motor current is detected near the apex of the triangular wave signal, it is not easily affected by the switching of the semiconductor element. Furthermore, since the number of times of switching of the semiconductor element in the SW monitoring section is limited to one, the influence of noise and heat generation due to an increase in the number of times of switching of the semiconductor element does not increase. Furthermore, since the PWM voltage command value can be set up to the top of the triangular wave signal, the voltage utilization rate is not reduced.

図7を用いて実施例4について説明する。実施例3と異なるのはPWM信号更新タイミング信号の出力構成だけであり、この点について説明する。   Example 4 will be described with reference to FIG. The only difference from the third embodiment is the output configuration of the PWM signal update timing signal, which will be described.

図7は各ブロックにおける信号波形を示しており、丸箇所(5)のように三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング35Uまでの間でPWM信号36Uが変化する場合、タイミング発生回路8bは三角波信号34の頂点間をSW監視区間とし、三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング信号35Uが出力するまでの区間にPWM信号36Uが変化した場合は、PWM信号更新タイミング信号35Uを出力しない構成とする。   FIG. 7 shows signal waveforms in each block. When the PWM signal 36U changes between the apex of the triangular wave signal 34 and the PWM signal update timing 35U as indicated by a circle (5), the timing generation circuit 8b has a triangular wave. The configuration is such that the interval between the vertices of the signal 34 is the SW monitoring interval, and the PWM signal update timing signal 35U is not output when the PWM signal 36U changes from the apex of the triangular wave signal 34 until the output of the PWM signal update timing signal 35U. To do.

実施例4のモータ制御装置によれば、モータに印加する全ての相の電圧バランスを崩すことなく、電流制御部で演算した結果を直ぐにPWM電圧指令値として反映できるので、モータ制御の応答性を高めることができる。更に、三角波信号の頂点付近でモータ電流を検出するため、半導体素子のスイッチングの影響を受けにくい。更に、SW監視区間での半導体素子のスイッチング回数を1回と制限しているため、半導体素子のスイッチング回数の増加によるノイズや発熱の影響が大きくなることがない。更に、三角波信号の頂点までPWM電圧指令値を設定できるので、電圧の利用率が低減することもない。   According to the motor control device of the fourth embodiment, the result calculated by the current control unit can be immediately reflected as a PWM voltage command value without destroying the voltage balance of all phases applied to the motor. Can be increased. Furthermore, since the motor current is detected near the apex of the triangular wave signal, it is not easily affected by the switching of the semiconductor element. Furthermore, since the number of times of switching of the semiconductor element in the SW monitoring section is limited to one, the influence of noise and heat generation due to an increase in the number of times of switching of the semiconductor element does not increase. Furthermore, since the PWM voltage command value can be set up to the top of the triangular wave signal, the voltage utilization rate is not reduced.

図8から図10を用いて実施例5について説明する。実施例1と異なるのはタイミング発生回路8cとゲート制御部11bの構成であり、この点について説明する。なお、図10ではU相の例を示しているが、V相とW相も同じ構成となる。   Example 5 will be described with reference to FIGS. The difference from the first embodiment is the configuration of the timing generation circuit 8c and the gate control unit 11b, which will be described. Although FIG. 10 shows an example of the U phase, the V phase and the W phase have the same configuration.

図8はモータ制御装置の要部ブロック図、図9はPWMインバータ回路のブロック図、
図10は各ブロックにおける信号波形の説明図を示している。図8のタイミング発生回路8cはPWM生成部3に対し、PWM信号更新タイミング信号A 35Aを出力する。このPWM信号更新タイミング信号A 35Aは、図10に示すように三角波信号34の頂点からPWM信号更新タイミング信号A 35Aが出力するまでの区間にPWM信号36Uが変化した場合(丸箇所4)でも信号を出力し、PWM生成部3はこの信号を受け、PWM電圧指令値32Uを更新する。
8 is a block diagram of the main part of the motor control device, FIG. 9 is a block diagram of the PWM inverter circuit,
FIG. 10 is an explanatory diagram of signal waveforms in each block. The timing generation circuit 8c of FIG. 8 outputs a PWM signal update timing signal A 35A to the PWM generator 3. The PWM signal update timing signal A 35A, when the PWM signal 36U is changed in the interval from the apex of the triangular wave signal 34 as shown in FIG. 10 until the output PWM signal update timing signal A 35A (round portion 4) Any signal The PWM generator 3 receives this signal and updates the PWM voltage command value 32U.

比較器4は、図10に示すようにSW監視区間でPWM信号36Uが複数回変化する信号を出力する。タイミング発生回路8cは、三角波信号34の頂点間であるSW監視区間でPWM信号36Uが変化したかどうかを監視し、ゲート制御部11bに対し変化していない場合はSW許可信号37Uが有効となり(図10の場合はHを出力)、変化した場合はSW許可信号37Uが無効となる(図10の場合はLを出力)。   The comparator 4 outputs a signal in which the PWM signal 36U changes a plurality of times during the SW monitoring period as shown in FIG. The timing generation circuit 8c monitors whether or not the PWM signal 36U has changed in the SW monitoring section between the vertices of the triangular wave signal 34. If the PWM signal 36U has not changed, the SW permission signal 37U is valid ( In the case of FIG. 10, H is output), and when changed, the SW permission signal 37U becomes invalid (in the case of FIG. 10, L is output).

ゲート制御部11bは、図9に示すように3相分のPWM信号を上3相と下3相に分離し、ゲート制御回路47bはスイッチングを切り替える際には同時ONしないように、ONさせる側にディレイをつけて両方OFFさせる期間を設ける。また、タイミング発生回路8cからのSW許可信号37U、37V、37Wを受け、SW許可信号が有効(図10の場合はH)の時はPWM信号39U、39V、39Wのスイッチングを許可し、SW許可信号が無効(図10の場合はL)の時はスイッチングを許可しない構成となっている。図10に信号波形を示す。丸箇所(4)のようにSW許可信号37UがHの場合にPWM信号39U、39Xは信号が変化し、その後SW許可信号37UはLとなりPWM信号39U、39Xは変化せず、次の三角波信号34の頂点でSW許可信号37UはHとなり、再度PWM信号39U、39Xの変化は許可される。   As shown in FIG. 9, the gate control unit 11b separates the PWM signal for three phases into an upper three phase and a lower three phase, and the gate control circuit 47b is turned on so as not to be turned on simultaneously when switching is switched. A period in which both are turned off with a delay is provided. Further, the SW permission signals 37U, 37V, and 37W from the timing generation circuit 8c are received, and when the SW permission signal is valid (H in FIG. 10), the switching of the PWM signals 39U, 39V, and 39W is permitted, and the SW permission is permitted. When the signal is invalid (L in FIG. 10), the switching is not permitted. FIG. 10 shows signal waveforms. When the SW permission signal 37U is H as in the circled point (4), the PWM signals 39U and 39X change in signal, and then the SW permission signal 37U becomes L and the PWM signals 39U and 39X do not change, and the next triangular wave signal The SW permission signal 37U becomes H at the apex of 34, and the change of the PWM signals 39U and 39X is permitted again.

実施例5のモータ制御装置によれば、電流制御部で演算した結果を直ぐにPWM電圧指令値として反映できるので、モータ制御の応答性を高めることができる。更に、三角波信号の頂点付近でモータ電流を検出するため、半導体素子のスイッチングの影響を受けにくい。更に、SW監視区間での半導体素子のスイッチング回数を1回と制限しているため、半導体素子のスイッチング回数の増加によるノイズや発熱の影響が大きくなることがない。更に、三角波信号の頂点までPWM電圧指令値を設定できるので、電圧の利用率が低減することもない。   According to the motor control device of the fifth embodiment, the result calculated by the current control unit can be immediately reflected as the PWM voltage command value, so that the responsiveness of motor control can be improved. Furthermore, since the motor current is detected near the apex of the triangular wave signal, it is not easily affected by the switching of the semiconductor element. Furthermore, since the number of times of switching of the semiconductor element in the SW monitoring section is limited to one, the influence of noise and heat generation due to an increase in the number of times of switching of the semiconductor element does not increase. Furthermore, since the PWM voltage command value can be set up to the top of the triangular wave signal, the voltage utilization rate is not reduced.

本発明の実施例1におけるモータ制御装置の要部ブロック図FIG. 1 is a block diagram of a main part of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. 実施例1のPWMインバータ回路及びゲート制御部のブロック図Block diagram of PWM inverter circuit and gate control unit of embodiment 1 実施例1の各ブロックにおける信号波形の説明図Explanatory drawing of the signal waveform in each block of Example 1 実施例2の各ブロックにおける信号波形の説明図Explanatory drawing of the signal waveform in each block of Example 2 実施例3におけるモータ制御装置の要部ブロック図Main part block diagram of motor control apparatus in embodiment 3 実施例3の各ブロックにおける信号波形の説明図Explanatory drawing of the signal waveform in each block of Example 3 実施例4の各ブロックにおける信号波形の説明図Explanatory drawing of the signal waveform in each block of Example 4 実施例5におけるモータ制御装置の要部ブロック図Main part block diagram of motor control apparatus in embodiment 5 実施例5のPWMインバータ回路のブロック図Block diagram of PWM inverter circuit of embodiment 5 実施例5の各ブロックにおける信号波形の説明図Explanatory drawing of the signal waveform in each block of Example 5 従来例におけるモータ制御装置の要部ブロック図Main part block diagram of motor control device in conventional example 従来例の各ブロックにおける信号波形の説明図(1)Illustration of signal waveform in each block of conventional example (1) 従来例の各ブロックにおける信号波形の説明図(2)Illustration of signal waveform in each block of the conventional example (2) 従来例の各ブロックにおける信号波形の説明図(3)Illustration of signal waveform in each block of conventional example (3)

1 電流指令
2 電流制御部
3 PWM生成部
4 比較器
5 PWMインバータ回路
6 モータ
7 三角波発生器
8a、8b、8c タイミング発生回路
9 位置サンプルホールド回路
11a、11b ゲート制御部
12 電流検出器
13 位置検出器
14 ロータリーエンコーダ
15 電流サンプルホールド回路
16U、16V シャント抵抗器
31(U、V、W) 各相電圧指令値
32(U、V、W) 各相PWM電圧指令値
34 三角波信号
35(U、V、W) 各相PWM信号更新タイミング信号
35A PWM信号更新タイミング信号A
36(U、V、W) 各相PWM信号
37(U、V、W) 各相SW許可信号
38 電流サンプルホールドタイミング信号
39(U、V、W、X、Y、Z) 各相ゲート信号
40(U、V、W) 各相出力電圧
41(U、V) 各相モータ電流の電圧換算
42(U、V) 各相モータ電流ディジタルデータ
43(U、V) 各相モータ電流サンプリング値
44 ロータ位置情報
45 ロータ位置検出値
46 ロータ位置サンプリング値
47a、47b ゲート制御回路
48 位置サンプルホールドタイミング信号
50 電源
51 コンデンサ
52(U、V、W、X、Y、Z) 各プリドライブ回路
53(U、V、W、X、Y、Z) 各パワー素子
54(U、V、W、X、Y、Z) 各リカバリーダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current command 2 Current control part 3 PWM production | generation part 4 Comparator 5 PWM inverter circuit 6 Motor 7 Triangular wave generator 8a, 8b, 8c Timing generation circuit 9 Position sample hold circuit 11a, 11b Gate control part 12 Current detector 13 Position detection 14 Rotary encoder 15 Current sample hold circuit 16U, 16V Shunt resistor 31 (U, V, W) Each phase voltage command value 32 (U, V, W) Each phase PWM voltage command value 34 Triangular wave signal 35 (U, V) , W) PWM signal update timing signal for each phase
35A PWM signal update timing signal A
36 (U, V, W) Each phase PWM signal 37 (U, V, W) Each phase SW permission signal 38 Current sample hold timing signal 39 (U, V, W, X, Y, Z) Each phase gate signal 40 (U, V, W) Each phase output voltage 41 (U, V) Each phase motor current voltage conversion 42 (U, V) Each phase motor current digital data 43 (U, V) Each phase motor current sampling value 44 Rotor Position information 45 Rotor position detection value 46 Rotor position sampling value 47a, 47b Gate control circuit 48 Position sample hold timing signal 50 Power supply 51 Capacitor 52 (U, V, W, X, Y, Z) Each pre-drive circuit 53 (U, V, W, X, Y, Z) Each power element 54 (U, V, W, X, Y, Z) Each recovery diode

Claims (6)

半導体素子をON/OFFすることにより直流電圧を交流電圧に変換し、モータに電力を供給するPWMインバータ回路と、
前記PWMインバータ回路の半導体素子にON/OFFの指令を与えるゲート制御部と、
モータに流れるモータ電流値を検出する電流検出器と、
検出した前記モータ電流値をディジタル演算のために一定間隔で値を保持する電流サンプルホールド回路と、
PWMの変調周期となる三角波信号を生成する三角波発生器と、
モータに印加する電圧値を生成する電流制御部と、
前記電流制御部で生成された電圧値をPWM電圧指令値として更新するPWM生成部と、
前記PWM電圧指令値と前記三角波信号との大小を比較して生成されるPWM信号を前記ゲート制御部へ出力する比較器と、
前記電流サンプルホールド回路が前記モータ電流値を保持し、前記電流制御部が前記ディジタル演算を行う電流サンプルホールドタイミング信号と、前記PWM生成部が前記PWM電圧指令値を更新するPWM信号更新タイミング信号とを生成するタイミング発生回路を備え、
前記電流制御部がディジタル演算を行う時間(電流制御演算時間)を前記三角波信号の頂点の両側にとり、
前記タイミング発生回路は、
前記電流制御演算時間の直前に前記電流サンプルホールドタイミング信号を出力し、
前記比較器からのPWM信号の変化を前記三角波信号の上下の頂点間毎に監視し、
前記比較器からのPWM信号が変化しない場合に前記電流制御演算時間の直後に前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、
前記比較器からのPWM信号が変化した場合に前記PWM信号更新タイミング信号は前記三角波信号の次の頂点で生成することを特徴とするモータ制御装置。
A PWM inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by turning on and off the semiconductor element and supplies electric power to the motor;
A gate control unit for giving an ON / OFF command to the semiconductor element of the PWM inverter circuit;
A current detector for detecting a motor current value flowing through the motor ;
A current sample and hold circuit for holding the detected motor current value at a predetermined interval for digital calculation;
A triangular wave generator for generating a triangular wave signal having a PWM modulation period;
A current control unit that generates a voltage value to be applied to the motor;
A PWM generator that updates the voltage value generated by the current controller as a PWM voltage command value;
A comparator for outputting a PWM signal generated by comparing the magnitude of the PWM voltage command value and the triangular wave signal to the gate control unit;
The current sample-and-hold circuit holds the motor current value, a current sample-and-hold timing signal which the current control unit performs the digital operation, PWM signal update timing signal the PWM generation unit updates the PWM voltage command value and A timing generation circuit for generating
The current control unit performs a digital calculation time (current control calculation time) on both sides of the apex of the triangular wave signal,
The timing generation circuit includes:
Output the current sample hold timing signal immediately before the current control calculation time,
Monitor the change of the PWM signal from the comparator for each upper and lower vertex of the triangular wave signal,
When the PWM signal from the comparator does not change, the PWM signal update timing signal is generated immediately after the current control calculation time,
The motor control apparatus according to claim 1, wherein when the PWM signal from the comparator changes, the PWM signal update timing signal is generated at the next vertex of the triangular wave signal .
半導体素子をON/OFFすることにより直流電圧を交流電圧に変換し、モータに電力を供給するPWMインバータ回路と、
前記PWMインバータ回路の半導体素子にON/OFFの指令を与えるゲート制御部と、
モータに流れるモータ電流値を検出する電流検出器と、
検出した前記モータ電流値をディジタル演算のために一定間隔で値を保持する電流サンプルホールド回路と、
PWMの変調周期となる三角波信号を生成する三角波発生器と、
モータに印加する電圧値を生成する電流制御部と、
前記電流制御部で生成された電圧値をPWM電圧指令値として更新するPWM生成部と、
前記PWM電圧指令値と前記三角波信号との大小を比較して生成されるPWM信号を前記ゲート制御部へ出力する比較器と、
前記電流サンプルホールド回路が前記モータ電流値を保持し、前記電流制御部が前記ディジタル演算を行う電流サンプルホールドタイミング信号と、前記PWM生成部が前記PWM電圧指令値を更新するPWM信号更新タイミング信号とを生成するタイミング発生回路を備え、
前記電流制御部がディジタル演算を行う時間(電流制御演算時間)を前記三角波信号の頂点の両側にとり、
前記タイミング発生回路は、
前記電流制御演算時間の直前に前記電流サンプルホールドタイミング信号を出力し、
前記比較器からのPWM信号の変化を前記三角波信号の上下の頂点間毎に監視し、
前記比較器からのPWM信号が変化しない場合に前記電流制御演算時間の直後に前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、
前記比較器からのPWM信号が変化した場合に前記PWM信号更新タイミング信号を生成しないことを特徴とするモータ制御装置。
A PWM inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by turning on and off the semiconductor element and supplies electric power to the motor;
A gate control unit for giving an ON / OFF command to the semiconductor element of the PWM inverter circuit;
A current detector for detecting a motor current value flowing through the motor ;
A current sample and hold circuit for holding the detected motor current value at a predetermined interval for digital calculation;
A triangular wave generator for generating a triangular wave signal having a PWM modulation period;
A current control unit that generates a voltage value to be applied to the motor;
A PWM generator that updates the voltage value generated by the current controller as a PWM voltage command value;
A comparator for outputting a PWM signal generated by comparing the magnitude of the PWM voltage command value and the triangular wave signal to the gate control unit;
The current sample-and-hold circuit holds the motor current value, a current sample-and-hold timing signal which the current control unit performs the digital operation, PWM signal update timing signal the PWM generation unit updates the PWM voltage command value and A timing generation circuit for generating
The current control unit performs a digital calculation time (current control calculation time) on both sides of the apex of the triangular wave signal,
The timing generation circuit includes:
Output the current sample hold timing signal immediately before the current control calculation time,
Monitor the change of the PWM signal from the comparator for each upper and lower vertex of the triangular wave signal,
When the PWM signal from the comparator does not change, the PWM signal update timing signal is generated immediately after the current control calculation time,
The motor control device according to claim 1, wherein the PWM signal update timing signal is not generated when the PWM signal from the comparator changes .
前記比較器からのPWM信号の監視を相毎に独立して行い、監視した相においてのみ前記PWM信号更新タイミング信号の生成に反映させ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。 Performed independently monitoring of the PWM signal from the comparator for each phase, the motor control device according to claim 1 or 2, wherein only be reflected in the generation of the PWM signal update timing signal in the monitored phase . 前記比較器からのPWM信号の監視を全相において一括して行い、全相の出力信号が変化しないときのみ全相の前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、いずれかの相で出力信号が変化したときに全相の前記PWM信号更新タイミング信号は前記三角波信号の次の頂点で生成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。 The PWM signal from the comparator is monitored in all phases at once, and the PWM signal update timing signal for all phases is generated only when the output signals for all phases do not change, and the output signal changes for any phase 2. The motor control device according to claim 1 , wherein the PWM signal update timing signal for all phases is generated at the next vertex of the triangular wave signal . 前記比較器からのPWM信号の監視を全相において一括して行い、全相の出力信号が変化しないときのみ全相の前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、いずれかの相で出力信号が変化したときに全相の前記PWM信号更新タイミング信号を生成しないことを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 The PWM signal from the comparator is monitored in all phases at once, and the PWM signal update timing signal for all phases is generated only when the output signals for all phases do not change, and the output signal changes for any phase 3. The motor control device according to claim 2 , wherein the PWM signal update timing signal for all phases is not generated when the operation is performed . 半導体素子をON/OFFすることにより直流電圧を交流電圧に変換し、モータに電力を供給するPWMインバータ回路と、
前記PWMインバータ回路の半導体素子にON/OFFの指令を与えるゲート制御部と、
モータに流れるモータ電流値を検出する電流検出器と、
検出した前記モータ電流値をディジタル演算のために一定間隔で値を保持する電流サンプルホールド回路と、
PWMの変調周期となる三角波信号を生成する三角波発生器と、
モータに印加する電圧値を生成する電流制御部と、
前記電流制御部で生成された電圧値をPWM電圧指令値として更新するPWM生成部と、
前記PWM電圧指令値と前記三角波信号との大小を比較して生成されるPWM信号を前記ゲート制御部へ出力する比較器と、
前記電流サンプルホールド回路が前記モータ電流値を保持し、前記電流制御部が前記ディジタル演算を行う電流サンプルホールドタイミング信号と、前記PWM生成部が前記PWM電圧指令値を更新するPWM信号更新タイミング信号とを生成するタイミング発生回路を備え、
前記電流制御部がディジタル演算を行う時間(電流制御演算時間)を前記三角波信号の頂点の両側にとり、
前記タイミング発生回路は、
前記電流制御演算時間の直前に前記電流サンプルホールドタイミング信号を出力し、
前記電流制御演算時間の直後に前記PWM信号更新タイミング信号を生成し、
前記比較器からのPWM信号の変化を前記三角波信号の上下の頂点間毎に監視することで、前記半導体素子をON/OFFするのを許可するスイッチング許可信号を生成し、
前記三角波信号の頂点から次の頂点の間において、前記比較器からのPWM信号が変化するまでスイッチング許可信号を出力することで有効とし、前記PWM信号が変化した時点から前記次の頂点まで前記スイッチング許可信号を出力せずに無効とし、前記スイッチング許可信号が有効の時にはスイッチングを許可し、前記スイッチング許可信号が無効の時には前記スイッチングを許可せず前記半導体素子をON/OFFの切換えをさせないようにして、前記三角波信号の上下の頂点間毎に前記スイッチング許可信号の有効または無効の信号を前記ゲート制御部へ出力することを特徴とするモータ制御装置。
A PWM inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage by turning on and off the semiconductor element and supplies electric power to the motor;
A gate control unit for giving an ON / OFF command to the semiconductor element of the PWM inverter circuit;
A current detector for detecting a motor current value flowing through the motor;
A current sample and hold circuit for holding the detected motor current value at a predetermined interval for digital calculation;
A triangular wave generator for generating a triangular wave signal having a PWM modulation period;
A current control unit that generates a voltage value to be applied to the motor;
A PWM generator that updates the voltage value generated by the current controller as a PWM voltage command value;
A comparator for outputting a PWM signal generated by comparing the magnitude of the PWM voltage command value and the triangular wave signal to the gate control unit;
A current sample / hold timing signal in which the current sample / hold circuit holds the motor current value, the current control unit performs the digital calculation, and a PWM signal update timing signal in which the PWM generation unit updates the PWM voltage command value; A timing generation circuit for generating
The current control unit performs a digital calculation time (current control calculation time) on both sides of the apex of the triangular wave signal,
The timing generation circuit includes:
Output the current sample hold timing signal immediately before the current control calculation time,
Generate the PWM signal update timing signal immediately after the current control calculation time,
By monitoring the change of the PWM signal from the comparator between the upper and lower vertices of the triangular wave signal, a switching permission signal for allowing the semiconductor element to be turned ON / OFF is generated,
It becomes effective by outputting a switching permission signal between the vertexes of the triangular wave signal and the next vertex until the PWM signal from the comparator changes, and the switching from the time when the PWM signal changes to the next vertex. It is invalidated without outputting a permission signal, switching is permitted when the switching permission signal is valid, and switching is not permitted when the switching permission signal is invalid, and the semiconductor element is not switched ON / OFF. A motor control device that outputs a valid or invalid signal of the switching permission signal to the gate control unit at every upper and lower vertices of the triangular wave signal .
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