JP6212145B2 - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents
ステッピングモータ駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6212145B2 JP6212145B2 JP2016027566A JP2016027566A JP6212145B2 JP 6212145 B2 JP6212145 B2 JP 6212145B2 JP 2016027566 A JP2016027566 A JP 2016027566A JP 2016027566 A JP2016027566 A JP 2016027566A JP 6212145 B2 JP6212145 B2 JP 6212145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- motor
- current
- speed operation
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 7
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
ステッピングモータを閉ループ制御により駆動制御する駆動制御回路と、当該駆動制御回路で生成された指令値に応じてステッピングモータを励磁するドライバー回路とを備えたステッピングモータ駆動装置であって、前記ドライバー回路は、電源とモータコイルとの間にスイッチング素子が直列接続され、前記モータコイルの全長に通電方向を変えて交互に通電する複数のハーフブリッジ回路と、前記モータコイルの一端側に直列接続され、前記ハーフブリッジ回路のいずれかへの通電を遮断可能なリレー回路と、前記電源と前記モータコイルの中途部にスイッチング素子が直列接続され、前記モータコイルの一部に通電方向を変えて交互に通電する複数のサブハーフブリッジ回路と、を備え、前記モータが始動時から低速回転時は、前記リレー回路を導通状態のまま前記ハーフブリッジ回路を通じて前記モータコイルの全長を使用して低速運転し、高速回転時は前記リレー回路を遮断して前記サブハーフブリッジ回路へ通電して前記モータコイルの一部を使用して高速運転し、前記モータが高速運転から低速運転に移行する際に、前記サブハーフブリッジ回路を遮断し、前記リレー回路を導通させて前記ハーフブリッジ回路を通じて前記モータコイルの全長を使用して低速運転することを特徴とする。
また、高速回転時はリレー回路を遮断してサブハーフブリッジ回路へ通電するので、駆動に寄与しないモータコイルに発生した誘起電圧が電源若しくはGNDに還流するのを防ぐことができる。
この場合、前記運転切り換え制御部は、前記誘起電圧Vrが前記モータ電源電圧Vmを超えると、前記ドライバー回路を低速運転回路から高速運転回路へ切り換え制御し、前記誘起電圧Vrが前記モータ電源電圧Vmを下回ると、前記ドライバー回路を高速運転回路から低速運転回路へ切り換え制御するようにしてもよい。
また、ロータ回転速度の増加に伴いモータコイルに発生する誘起電圧Vrは、モータコイルのインダクタンスやモータ構造、ロータ回転速度に依存する。実際にはモータコイルに流れる電流にはコイルのLR時定数による遅れも生ずることから、運転切り換えポイントとなる誘起電圧Vrとモータ電源電圧Vmとの電圧差に当該モータ電源電圧の±20%の範囲でヒステリシスを持たせ、運転切り換え動作を頻繁に繰り返さないようにすることが望ましい。
また、運転切り換え制御部は、ステッピングモータの回転速度の増加に伴って誘起される誘起電圧Vrとモータ電源電圧Vmとを監視し低速運転と高速運転とを切り替えるので、低速域から高速域までモータ電源電圧による界磁電流追従特性が改善し、低速運転と高速運転とで運転切り換えによりモータが脱調することなくしかも高速域におけるプルアウトトルクの低下を抑制することができる。
尚、モータドライバ回路2には、モータ駆動電源としては直流の例えば24Vのモータ駆動電圧が供給される。また、モータドライバ回路2を異常電圧から保護するため過電圧保護回路(図示せず)を接続してもよい。
サーボ制御部3は、上位コントローラからの位置指令と、エンコーダからのロータ位置信号により、第1演算器7において指令トルクを計算してトルク指令電流Qaを電流ベクトル制御部4へ出力する。また、エンコーダから検出されたロータ回転速度から誘起電圧Vrを計算し、電源電圧Vmとの比である界磁電流補正係数Kn(=Vr/Vm)を算出して電流ベクトル制御部4へ出力する。
上記トルク指令電流Qa及び界磁電流補正係数Knは電流ベクトル制御部4へ入力される。また、速度指令やロータ回転速度に基づいて運転切り替え制御部8からドライバー回路2にリレー回路6a,6bのリレーオンオフ信号やサブハーフブリッジ回路HB3のTR5,Tr6に対してFETゲート制御信号が出力される。
ロータの回転によって誘起される誘起電圧Vrが
Vr=Kr×ω×N+Ld×Id×ω×N・・・式(1)
(誘起電圧分) (界磁電流に比例して発生する誘起電圧分)
Kr : 誘起電圧定数[V/(rad/s)]
ω : 電気角速度[rad/s]
N : 磁極数[極]
Ld : 巻線インダクタンス
で定義される。
Δq=Qa−Iq・・・式(2)
で定義される式(2)で算出され、
Kn=Vr/Vm ・・・ 式(3)
Qd=−|Δq|×Kn・・・式(4)
Vr : 回転速度に比例した誘起電圧[V]
Vm : モータ電源電圧[V]
Kn : 界磁電流補正係数[倍]
で定義される式(3)に基づいて算出された界磁電流補正係数Knと式(2)で算出された偏差Δqを用いて、式(4)に基づいて界磁指令電流Qdが算出される。
この界磁指令電流Qdと界磁電流Idとの偏差を比例積分処理することで界磁電圧指令信号Vdが生成されて式(1)の界磁電流Idの値が更新され、全体として誘起電圧Vrの値が抑えられる。
また、電流ベクトル制御部4が界磁指令電流Qdを算出する際に、トルク指令電流Qaとモータトルク電流Iqとの偏差Δqの絶対値を用いることで、例えばモータトルク電流Iqがトルク指令電流Qaより小さくなると、弱め界磁電流Idが増えて速度が高まり、更に弱め界磁電流Idが増えると言うように界磁電流値が正帰還的に増大してしまい、指令トルクに追従できなくなるのを防ぐことができる。
このプルアウトトルク特性図から分ることは、例えば600rpm以下の低速回転領域では、全巻線を使用して高トルクで駆動し、回転数が600rpmに達したところで、電流ベクトル制御回路1は、リレー回路6a,6bを遮断して半巻線を使用した駆動に切り替えることで、誘起電圧の増大によりモータ電流が流れ難くなりプルアウトトルクが急激に落ち込むことがなく、高速回転域でもプルアウトトルク特性が改善することがわかる。
また、モータコイルA,Bの使用量は、巻線長の半分(50%)に限らずそれ以上であっても以下であってもよい。
Claims (4)
- ステッピングモータを閉ループ制御により駆動制御する駆動制御回路と、当該駆動制御回路で生成された指令値に応じてステッピングモータを励磁するドライバー回路とを備えたステッピングモータ駆動装置であって、
前記ドライバー回路は、
電源とモータコイルとの間にスイッチング素子が直列接続され、前記モータコイルの全長に通電方向を変えて交互に通電する複数のハーフブリッジ回路と、
前記モータコイルの一端側に直列接続され、前記ハーフブリッジ回路のいずれかへの通電を遮断可能なリレー回路と、
前記電源と前記モータコイルの中途部にスイッチング素子が直列接続され、前記モータコイルの一部に通電方向を変えて交互に通電する複数のサブハーフブリッジ回路と、を備え、
前記モータが始動時から低速回転時は、前記リレー回路を導通状態のまま前記ハーフブリッジ回路を通じて前記モータコイルの全長を使用して低速運転し、高速回転時は前記リレー回路を遮断して前記サブハーフブリッジ回路へ通電して前記モータコイルの一部を使用して高速運転し、前記モータが高速運転から低速運転に移行する際に、前記サブハーフブリッジ回路を遮断し、前記リレー回路を導通させて前記ハーフブリッジ回路を通じて前記モータコイルの全長を使用して低速運転するステッピングモータ駆動装置。 - 前記駆動制御回路は、前記ステッピングモータの回転速度の増加に伴って誘起される誘起電圧Vrとモータ電源電圧Vmとの電圧差が当該モータ電源電圧Vmの−20%を超えると、前記リレー回路を遮断し前記サブハーフブリッジに通電することにより、前記ドライバー回路を低速運転回路から高速運転回路へ切り換え制御をし、誘起電圧Vrとモータ電源電圧Vmとの電圧差が当該モータ電源電圧Vmの+20%を下回ると、前記サブハーフブリッジ回路を遮断し、前記リレー回路を導通することにより前記ドライバー回路を高速運転回路から低速運転回路へ切り換え制御する運転切り換え制御部を有する請求項1記載のステッピングモータ駆動装置。
- 前記運転切り換え制御部は、前記誘起電圧Vrが前記モータ電源電圧Vmを超えると、前記ドライバー回路を低速運転回路から高速運転回路へ切り換え制御し、前記誘起電圧Vrが前記モータ電源電圧Vmを下回ると、前記ドライバー回路を高速運転回路から低速運転回路へ切り換え制御する請求項2記載のステッピングモータ駆動装置。
- 前記駆動制御回路は、
目標ロータ位置と現在ロータ位置の差、目標ロータ速度と現在ロータ速度の差からロータに出力するトルクを指令するサーボ制御部と、
前記ロータ位置と計測されたコイル電流計測値から座標軸変換を行ってモータトルク電流Iq及び界磁電流Idを各々算出し、前記サーボ制御部から指令されたトルク指令に基づくトルクをロータに発生させる電流ベクトル制御部と、
前記サーボ制御部は、前記ステッピングモータのロータ回転速度の増加に伴って誘起される誘起電圧Vrとモータ電源電圧Vmとの電圧差が当該モータ電源電圧Vmの−20%を超えると、前記リレー回路を遮断し前記サブハーフブリッジに通電することにより、前記ドライバー回路を低速運転回路から高速運転回路へ切り換え制御し、誘起電圧Vrとモータ電源電圧Vmとの電圧差が当該モータ電源電圧Vmの+20%を下回ると、前記サブハーフブリッジ回路を遮断し前記リレー回路を導通することにより、前記ドライバー回路を高速運転回路から低速運転回路へ切り換え制御する運転切り換え制御部と、を具備する請求項1又は請求項2記載のステッピングモータ駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016027566A JP6212145B2 (ja) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | ステッピングモータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016027566A JP6212145B2 (ja) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | ステッピングモータ駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017147836A JP2017147836A (ja) | 2017-08-24 |
JP6212145B2 true JP6212145B2 (ja) | 2017-10-11 |
Family
ID=59681621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016027566A Expired - Fee Related JP6212145B2 (ja) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | ステッピングモータ駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6212145B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01295696A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-29 | Aisan Ind Co Ltd | ステップモータの駆動装置 |
JPH02261095A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | Canon Inc | ステッピングモータ制御装置 |
JPH0549299A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-02-26 | Sony Corp | 多モード対応ステツピングモータ |
JP5727532B2 (ja) * | 2013-02-15 | 2015-06-03 | シナノケンシ株式会社 | ステッピングモータの電流ベクトル制御装置 |
-
2016
- 2016-02-17 JP JP2016027566A patent/JP6212145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017147836A (ja) | 2017-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6287756B2 (ja) | モータ制御装置 | |
US20140042940A1 (en) | Method and Apparatus for Control of Electrical Machines | |
JP3565124B2 (ja) | 同期モータの脱調を判定する装置および方法 | |
JP5188723B2 (ja) | スイッチトリラクタンスモータの制御装置 | |
JP4706344B2 (ja) | 同期モータの制御装置 | |
JP5770701B2 (ja) | ステッピングモータの駆動制御装置 | |
JP2009017706A (ja) | モータ制御装置とモータ制御方法 | |
JP4628833B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP5727532B2 (ja) | ステッピングモータの電流ベクトル制御装置 | |
JP4110865B2 (ja) | 永久磁石型電動機の制御システム | |
JP5511923B2 (ja) | 電動機制御装置 | |
JP2011130583A (ja) | モータ装置および電動パワーステアリング装置 | |
JP2008148437A (ja) | 永久磁石型同期モータの制御装置 | |
JP6212145B2 (ja) | ステッピングモータ駆動装置 | |
JP2010148324A (ja) | モータ制御装置 | |
WO2021200389A1 (ja) | モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 | |
JP4147826B2 (ja) | ブラシレスモータ駆動制御装置 | |
JP2018164360A (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
JP2008125205A (ja) | 電動機駆動装置及びそれを用いた空気調和機 | |
JP2007312462A (ja) | モータ制御装置 | |
JP2005312145A (ja) | ブラシレスモータの駆動装置 | |
JP2000217384A (ja) | 位置センサレスモ―タの制御装置 | |
US20220302863A1 (en) | Motor control device, motor control method, and motor drive system | |
JP5365838B2 (ja) | モータ制御装置 | |
JP2004112914A (ja) | Srモータの制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170914 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6212145 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |