JP6477705B2 - DC motor driving apparatus and DC motor driving method - Google Patents
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Description
本発明は、モータを駆動するDCモータ駆動装置に関し、起動時から正弦波駆動することができるDCモータ駆動装置及びDCモータ駆動方法に関する。 The present invention relates to a DC motor driving apparatus that drives a motor, and more particularly to a DC motor driving apparatus and a DC motor driving method that can be sinusoidally driven from the time of startup.
従来のDCモータ駆動装置としては、特許文献1、特許文献2が知られている。特許文献1に記載されたDCモータ駆動装置は、時間の経過に伴い徐々に上昇する周波数値をアドレスカウンタに指示し、アドレスカウンタが出力するアドレス上のデータに基づきモータの各相の交流指令値を作成し、正弦波駆動方式で励磁することによりモータを駆動する。
特許文献2に記載されたDCモータ駆動装置は、磁気センサの出力をA/D変換器によりアナログ的に解析することにより、ロータの位置を推定し、正弦波駆動方式で励磁することによりモータを駆動する。
The DC motor driving device described in
特許文献2には、A/D変換器により簡単にモータを駆動できることが記載されているが、ワンチップマイコンは、一般的にA/D変換器は1つしか搭載していないため、マルチプレクサで3つの磁気センサを切り替えて行う。3つの磁気センサの出力を計測するためには、相当な時間が必要となる。
さらに、逆三角関数の演算が必要である場合には、実際に必要な励磁パターンを確定するために長時間がかかる。モータ起動開始時には前記演算を行うことができるが、モータの回転速度が増すに連れて励磁パターンの確定が遅れて、モータの回転が破綻する。また、モータ起動時でも起動不良となる場合もある。例えば、風に煽られ逆回転している扇風機の羽根を正転起動させるのは不可能である。なぜならば、励磁パターンが確定した時には、既に計測されたロータ位置とは違う位置にロータが移動しているからである。 Furthermore, when it is necessary to calculate an inverse trigonometric function, it takes a long time to determine an actually required excitation pattern. The above calculation can be performed at the start of motor start-up, but as the motor rotation speed increases, the confirmation of the excitation pattern is delayed and the motor rotation breaks down. In addition, even when the motor is started, a start failure may occur. For example, it is impossible to start forward rotation of a fan blade rotating in the reverse direction by being blown by the wind. This is because when the excitation pattern is confirmed, the rotor has moved to a position different from the already measured rotor position.
特許文献1においては、正弦波駆動方式で周波数を徐々に上昇させる励磁を行うのみでは、負荷が大きい時や起動時のロータ位置が想定外の場合には、起動不良が発生する。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260688, only by performing excitation that gradually increases the frequency by the sine wave drive method, a start failure occurs when the load is large or the rotor position at the start is unexpected.
そこで、従来の正弦波駆動装置は、起動不良なく確実にモータを起動させるために、起動時には矩形波でモータを駆動させ、回転速度が所定の回転速度に達した時点で、矩形波駆動から正弦波駆動に切り替えていた。 Therefore, in order to start the motor reliably without starting failure, the conventional sine wave driving device drives the motor with a rectangular wave at the time of starting, and when the rotational speed reaches a predetermined rotational speed, We switched to wave drive.
図8は従来のDCモータ駆動装置の矩形波駆動における3相のホールセンサ出力波形と3相のデューティ波形を示すタイミングチャートである。図8は、矩形波駆動時に一定速度で回転している時のホールセンサ出力とこれに対応するPWMデューティの変化を示している。 FIG. 8 is a timing chart showing a three-phase Hall sensor output waveform and a three-phase duty waveform in rectangular wave driving of a conventional DC motor driving device. FIG. 8 shows changes in the Hall sensor output and the corresponding PWM duty when rotating at a constant speed during rectangular wave driving.
従来の磁気センサ付きのDCブラシレスモータは、UVW相に対応して3個のホールセンサを有しており、そのホールセンサの出力は、ハイ(H)・ロー(L)の組み合わせにより、23−2=6通りとなる。なぜならば、HHH及びLLLはないからである。このため、ロータの位置がどの電気角360°/6=60°(この電気角60°の範囲をセクタと呼ぶ)に存在するのかどうかを判別することができる。ロータの位置がどのセクタに有るかがわかれば矩形波駆動が可能であり、即ち、セクタ情報だけで矩形波駆動も可能である。A conventional DC brushless motor with a magnetic sensor has three Hall sensors corresponding to the UVW phase, and the output of the Hall sensor is 2 3 by a combination of high (H) and low (L). -2 = 6. This is because there are no HHH and LLL. For this reason, it is possible to determine in which electrical angle 360 ° / 6 = 60 ° (the range of the electrical angle 60 ° is called a sector). If it is known in which sector the rotor is located, rectangular wave driving is possible, that is, rectangular wave driving is possible only by sector information.
しかし、正弦波駆動するためには、更に細かいロータ位置情報が必要となる。回転速度がある程度以上になれば、現在の回転速度で次のセクタも同様に進むと仮定してロータの詳細な位置を推定できる。しかし、ロータが止まっている状態から起動する場合には、この推定方法は使用できない。 However, in order to drive the sine wave, more detailed rotor position information is required. If the rotational speed exceeds a certain level, the detailed position of the rotor can be estimated on the assumption that the next sector advances in the same manner at the current rotational speed. However, this estimation method cannot be used when starting from a state where the rotor is stopped.
また、最近、商品化され注目されているDCブラシレスモータ扇風機等に従来の正弦波駆動装置を使用すると、起動時の矩形波駆動時にノイズが発生し、静音性が損なわれるという問題があった。 In addition, when a conventional sine wave driving device is used for a DC brushless motor fan or the like that has recently been commercialized and attracts attention, there is a problem in that noise is generated during rectangular wave driving at the time of start-up and the quietness is impaired.
本発明の課題は、正弦波駆動で起動不良することなく、静音性を保持しながらモータを起動させることができるDCモータ駆動装置及びDCモータ駆動方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a DC motor driving apparatus and a DC motor driving method capable of starting a motor while maintaining quietness without causing a starting failure by sine wave driving.
前記課題を解決するために、本発明のDCモータ駆動装置は、モータのロータの磁束を検出し磁束検出信号を出力する磁束検出部と、前記磁束検出信号に基づき前記ロータのセクタを検出するロータ位置検出回路と、前記ロータのセクタの始点から終点までの角度信号を出力し前記磁束検出信号に基づき前記ロータのセクタの移動がない場合、同一セクタの角度信号の出力を再開する制御回路と、前記角度信号に基づき前記モータを正弦波駆動するための正弦波信号を生成する正弦波生成回路と、前記正弦波信号に基づき駆動デューティを作成し前記駆動デューティによりスイッチング素子をオン/オフさせて前記モータを駆動させるモータ駆動部とを備え、前記磁束検出信号に基づき前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出回路と、前記回転速度検出回路で検出された前記ロータの回転速度と速度指令とに基づき演算を行い、制御出力を前記制御回路に出力する自動制御回路とを有し、前記制御回路は、前記自動制御回路からの前記制御出力に応じて前記角度信号の振幅を決定し、前記ロータのセクタの移動がない場合、同一セクタの角度信号の振幅を前回の角度信号の振幅より大きくする。 In order to solve the above problems, a DC motor driving apparatus according to the present invention includes a magnetic flux detection unit that detects magnetic flux of a rotor of a motor and outputs a magnetic flux detection signal, and a rotor that detects a sector of the rotor based on the magnetic flux detection signal. A position detection circuit, and a control circuit that outputs an angle signal from a start point to an end point of the rotor sector and restarts output of the angle signal of the same sector when there is no movement of the rotor sector based on the magnetic flux detection signal; A sine wave generating circuit for generating a sine wave signal for driving the motor in a sine wave based on the angle signal, a drive duty is created based on the sine wave signal, and a switching element is turned on / off by the drive duty to and a motor driving unit for driving the motor, and the rotational speed detecting circuit for detecting the rotational speed of the rotor based on the magnetic flux detection signal, An automatic control circuit that performs an operation based on the rotational speed and speed command of the rotor detected by the rotational speed detection circuit and outputs a control output to the control circuit, and the control circuit includes the automatic control circuit The amplitude of the angle signal is determined in accordance with the control output from the controller, and when there is no movement of the sector of the rotor, the amplitude of the angle signal of the same sector is made larger than the amplitude of the previous angle signal.
本発明のDCモータ駆動装置によれば、制御回路は、磁束検出信号に基づきロータのセクタの移動がない場合、再び同一セクタの角度信号を出力する。 According to the DC motor driving device of the present invention, the control circuit outputs the angle signal of the same sector again when there is no movement of the rotor sector based on the magnetic flux detection signal.
即ち、現在のセクタの始点から終点にかけて、正弦波に対応する励磁を行い、そのセクタで磁束検出信号が変化しない場合、つまりロータが回転しない場合に、再び同一セクタの角度信号により、同一セクタの励磁を再開することによって正弦波駆動することができる。 That is, excitation corresponding to a sine wave is performed from the start point to the end point of the current sector, and when the magnetic flux detection signal does not change in that sector, that is, when the rotor does not rotate, the angle signal of the same sector is again obtained by the angle signal of the same sector. By resuming excitation, sinusoidal wave driving can be performed.
従って、正弦波駆動で起動不良することなく、静音性を保持しながらモータを起動させることができるDCモータ駆動装置を提供することができる。また、制御回路は、自動制御回路からの制御出力に応じて角度信号の振幅を決定し、ロータのセクタの移動がない場合、同一セクタの角度信号の振幅を前回の角度信号の振幅より大きくするので、より大きなトルクを発生するようなPWMデューティを得ることができ、より滑らかにモータを正弦波駆動できる。 Therefore, it is possible to provide a DC motor driving device that can start a motor while maintaining quietness without causing a starting failure by sine wave driving. Further, the control circuit determines the amplitude of the angle signal in accordance with the control output from the automatic control circuit, and when there is no movement of the rotor sector, the amplitude of the angle signal of the same sector is made larger than the amplitude of the previous angle signal. Therefore, a PWM duty that generates a larger torque can be obtained, and the motor can be sine-wave driven more smoothly.
以下、本発明のDCモータ駆動装置及びDCモータ駆動方法の実施の形態が図面を参照しながら詳細に説明される。 Hereinafter, embodiments of a DC motor driving apparatus and a DC motor driving method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施例1)
図1は実施例1のDCモータ駆動装置の回路構成図である。図2は実施例1のDCモータ駆動装置においてモータが一定速度で回転している時の3相のホールセンサ出力波形と3相のデューティ波形を示すタイミングチャートである。図2に示すように、モータを正弦波駆動させるためには、同一セクタでも様々なデューティが必要であり、セクタ情報のみでは不足し、より詳細なロータ位置情報が必要であることがわかる。Example 1
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the DC motor driving apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a timing chart showing a three-phase hall sensor output waveform and a three-phase duty waveform when the motor is rotating at a constant speed in the DC motor driving apparatus of the first embodiment. As shown in FIG. 2, in order to drive the motor in a sine wave, various duties are required even in the same sector, and sector information alone is insufficient, and more detailed rotor position information is required.
図1に示すDCモータ駆動装置は、ホールセンサ1,2,3、ロータ位置検出回路13、コントローラ14、正弦波生成回路15、PWM回路16、出力回路17を備えている。
The DC motor driving apparatus shown in FIG. 1 includes
モータ11は、ロータに永久磁石を有し、ステータにU相モータコイル4、V相モータコイル5、W相モータコイル6を有するDCブラシレスモータからなる。モータ11は、出力回路17の出力によりU相モータコイル4、V相モータコイル5、W相モータコイル6に電流が流れることによりロータが回転駆動する。
The
3個のホールセンサ1〜3は、本発明の磁束検出部に対応し、ロータの永久磁石に対応して設けられ、ロータの互いに位相差が略120°である3相の磁束を検出する。各々のホールセンサ1〜3は、図2に示すようなHレベル又はLレベルの磁束検出信号を出力する(図2では、ホール1、ホール2、ホール3として示す。)。
The three
ロータ位置検出回路13は、3個のホールセンサ1〜3で検出されたHレベル又はLレベルの磁束検出信号の組み合わせにより、ロータの現在のセクタを検出する。ロータの現在のセクタとは、6セクタ(1セクタは電気角60°)の内、ロータが現在何番目のセクタに位置しているのかを意味する。
The rotor
コントローラ14は、本発明の制御回路に対応し、回転指令に基づき、ロータ位置検出回路13で検出されたロータの現在のセクタの始点から終点までの角度信号を順次、正弦波生成回路15に出力する。角度信号は、現在のセクタに含まれる詳細な角度を示す信号である。始点及び終点は、現在のセクタに含まれる角度であり、例えば現在のセクタに含まれる最小の角度及び最大の角度というように、それぞれ任意に設定される。また、回転指令は、モータ11の回転許可及び回転禁止を切り替える信号である。
The
正弦波生成回路15は、コントローラ14から出力される角度信号と3個のホールセンサ1,2,3で検出されたHレベル又はLレベルの磁束検出信号とに基づき、UVW相の各相毎に、モータ11を正弦波駆動するための正弦波信号を生成する。この正弦波信号は、図2に示すように、互いに位相差が略120°異なる正弦波状のデューティU、デューティV、デューティWの各々の信号である。図2に示す例では、デューティU、デューティV、デューティWの各々の信号は、オンデューティである。
The sine
PWM回路16は、正弦波生成回路15で生成されたデューティU、デューティV、デューティW毎に、デューティとアナログ回路ならば三角波信号とを大小比較して、デジタル回路ならアップダウンカウンタの数値と比較して、上アーム用のPWMデューティ信号と下アーム用のPWMデューティ信号とを作成する。
For each duty U, duty V, and duty W generated by the sine
出力回路17は、UVW相の相毎に上アームのパワートランジスタ(本発明のスイッチング素子に対応)と下アームのパワートランジスタ(本発明のスイッチング素子に対応)とを直列に接続して構成したスイッチング回路(図示せず)を有する。PWM回路16により作成された上アーム用のPWMデューティ信号を上アームのパワートランジスタのベースに印加して、作成された下アーム用のPWMデューティを下アームのパワートランジスタのベースに印加する。これにより、上アームのパワートランジスタと下アームのパワートランジスタとが交互にオン/オフされる。即ち、出力回路17は、本発明のモータ駆動部に対応し、正弦波生成回路15で生成されたデューティU、デューティV、デューティWをPWM処理して、電力を出力制御してモータ11を駆動させる。尚、説明ではパワートランジスタとしたが、FETやIGBT等のスイッチング素子を利用しても良い。
The
コントローラ14は、セクタの始点から終点までの角度信号の正弦波生成回路15への送信が終了した時点において、ロータ位置検出回路13からのホールセンサ1〜3の磁束検出信号に基づきロータが現在のセクタから次のセクタに移動したかどうかを判定する。
When the transmission of the angle signal from the start point to the end point of the sector to the sine
コントローラ14は、現在のセクタから次のセクタに移動していないと判定した場合には、再び同じセクタの始点から終点までの角度信号を正弦波生成回路15に出力する。
When it is determined that the
コントローラ14は、現在のセクタから次のセクタに移動していると判定した場合には、次のセクタに対応する角度信号を正弦波生成回路15に出力する。
When it is determined that the
次にこのように構成された実施例1のDCモータ駆動装置の動作を図3を参照しながら詳細に説明する。図3に示す例では、ホールセンサ1〜3の出力がそれぞれH,H,L(図2の(1)のセクタ)にロータが有るときの実施例1の起動機序が示されている。
Next, the operation of the DC motor driving apparatus of the first embodiment configured as described above will be described in detail with reference to FIG. In the example shown in FIG. 3, the starting mechanism of the first embodiment when the outputs of the
まず、ロータ位置検出回路13は、3個のホールセンサ1〜3で検出されたHレベル又はLレベルの磁束検出信号の組み合わせにより、図2の(1)のセクタにロータが有ることを検出する。
First, the rotor
コントローラ14は、図2の(1)のセクタの始点から終点までの角度信号を順次、正弦波生成回路15に出力する。正弦波生成回路15は、コントローラ14からの角度信号に基づき、時刻t0〜t11において、図2の(1)のセクタにおけるデューティUと同じ波形を生成する。デューティV、デューティWの各々の波形も、デューティUと同様に図2の(1)の各々の波形と同じである。時刻t0は、セクタの始点に対応するデューティが生成された時刻であり、時刻t11は、セクタの終点に対応するデューティが生成された時刻である。
The
しかし、時刻t11において、ホールセンサ1の出力は、HからLに変化していない。即ち、ロータが現在のセクタから次のセクタに移動していない。このとき、コントローラ14は、ロータ位置検出回路13からの磁束検出信号に基づきロータが現在のセクタから次のセクタに移動していないと判定した場合には、再び同じセクタの始点から終点までの角度信号を正弦波生成回路15に出力する。
However, at time t11, the output of the
即ち、時刻t11〜t12(1セクタ分の時間)において、デューティUを直線的に上昇させる。次に、時刻t12においても、ホールセンサ1の出力は、HからLに変化していないため、時刻t12〜t13においても、時刻t0〜t11と同じ波形のデューティが生成される。
That is, the duty U is increased linearly at times t11 to t12 (time for one sector). Next, since the output of the
さらに、時刻t13においても、ホールセンサ1の出力は、HからLに変化していないため、時刻t13〜においても、時刻t0〜t11と同じ波形のデューティが生成される。
Furthermore, since the output of the
そして、時刻t1において、ホールセンサ1の出力は、HからLに変化する。即ち、4度のリトライにより、ロータのセクタが切り替わり、モータ11の回転が検出される。コントローラ14は、次のセクタに対応する始点から終点までの角度信号を正弦波生成回路15に出力する。
At time t1, the output of the
なお、例えば、時刻t11に至る前の時刻にモータ11の回転が検出される場合、コントローラ14は、次のセクタに対応する角度信号の出力を即時開始するように構成されても良い。
For example, when the rotation of the
このように実施例1のDCモータ駆動装置によれば、コントローラ14は、ロータ位置検出回路13からの磁束検出信号に基づきロータのセクタの移動がない場合、再び同一セクタに対応する角度信号の出力を再開する。
As described above, according to the DC motor driving apparatus of the first embodiment, the
即ち、現在のセクタの始点から終点にかけて、正弦波に対応する励磁を行い、そのセクタで磁束検出信号が変化しない場合、つまりロータの回転が検出されない場合に、再び同一セクタの角度信号により、同じ励磁を繰り返すことによって正弦波駆動することができる。 That is, when excitation corresponding to a sine wave is performed from the start point to the end point of the current sector and the magnetic flux detection signal does not change in that sector, that is, when rotation of the rotor is not detected, the same sector angle signal is again used. By repeating excitation, sine wave driving can be performed.
実施例1のDCモータ駆動装置は、詳細なロータ位置情報を検知するためのA/D変換器等のハードウェアを用いることなく、モータ11を正弦波駆動することができる。従って、正弦波駆動で起動不良することなく、静音性を保持しながらモータを起動させることができるDCモータ駆動装置を簡易な構成により提供することができる。
The DC motor driving apparatus according to the first embodiment can drive the
(実施例2)
図4は実施例2のDCモータ駆動装置の回路構成図である。図4に示す実施例2のDCモータ駆動装置は、図1に示す実施例1のDCモータ駆動装置の構成に対して、さらに、回転速度検出回路18、加算器19、比例演算器20a、積分演算器20b、微分演算器20c、加算器21を備える。(Example 2)
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the DC motor driving apparatus according to the second embodiment. The DC motor driving apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 4 further includes a rotational
回転速度検出回路18は、3個のホールセンサ1〜3で検出されたHレベル又はLレベルの磁束検出信号に基づきロータの現在の回転速度を検出する。
The rotation
加算器19は、回転速度検出回路18で検出されたロータの現在の回転速度と速度指令との差を比例演算器20a、積分演算器20b及び微分演算器20cに出力する。
The
比例演算器20a、積分演算器20b及び微分演算器20cは、本発明の自動制御回路に対応する。比例演算器20aは、加算器19からの回転速度と速度指令との差に対して比例演算(P演算)を行い、比例演算出力を加算器21に出力する。積分演算器20bは、加算器19からの回転速度と速度指令との差に対して積分演算(I演算)を行い、積分演算出力を加算器21に出力する。微分演算器20cは、加算器19からの回転速度と速度指令との差に対して微分演算(D演算)を行い、微分演算出力を加算器21に出力する。即ち、PID演算が行われる。
The proportional calculator 20a, the
加算器21は、比例演算器20aからの比例演算出力と積分演算器20bからの積分演算出力と微分演算器20cからの微分演算出力とを加算して制御出力としてコントローラ14に出力する。コントローラ14は、加算器21からの制御出力に応じて角度信号の振幅を決定する。
The
前記制御出力は、PID演算により、前回の制御出力よりも大きくなる。このため、角度信号の振幅もPID演算により前回の角度信号の振幅よりも大きくなるので、各相のデューティも前回のデューティよりも大きくなる。 The control output becomes larger than the previous control output by the PID calculation. For this reason, since the amplitude of the angle signal is also larger than the amplitude of the previous angle signal by the PID calculation, the duty of each phase is also larger than the previous duty.
図5は実施例2のDCモータ駆動装置の起動時における3相のホールセンサ出力波形と3相のデューティ波形を示すタイミングチャートである。図5に示す起動シーケンスは、図3に示す起動シーケンスに対して、PID演算により、各相のデューティU、V、Wの振幅が第1回目のシーケンス(時刻t0〜t21)よりも第2回目のシーケンス(時刻t21〜t22)が大きくなり、第2回目のシーケンス(時刻t21〜t22)よりも第3回目のシーケンス(時刻t22〜t23)が大きくなっている。 FIG. 5 is a timing chart showing a three-phase hall sensor output waveform and a three-phase duty waveform when the DC motor driving apparatus according to the second embodiment is started. The start sequence shown in FIG. 5 is the second time that the amplitudes of the duties U, V, and W of the respective phases are larger than those in the first sequence (time t0 to t21) by PID calculation with respect to the start sequence shown in FIG. Sequence (time t21 to t22) is larger, and the third sequence (time t22 to t23) is larger than the second sequence (time t21 to t22).
従って、より大きなトルクを発生するようなPWMデューティを得ることができ、より滑らかにモータ11を正弦波駆動できる。
Therefore, a PWM duty that generates a larger torque can be obtained, and the
なお、実施例2におけるPID演算回路は、本発明の自動制御回路の一例である。ロータの回転速度を速度指令に近づけるためのPI演算回路やアドバンスト制御回路等の制御演算回路は、本発明の自動制御回路に適用可能である。 The PID arithmetic circuit in the second embodiment is an example of the automatic control circuit of the present invention. A control operation circuit such as a PI operation circuit or an advanced control circuit for bringing the rotational speed of the rotor closer to the speed command can be applied to the automatic control circuit of the present invention.
(実施例3)
セクタの始点から終点にかけて、モータコイルにそれぞれのPWMデューティを印加しても、すぐにホールセンサの出力が切り替わらない場合がある。なぜなら、ホールセンサの出力が切り替わるには、ロータが最大電気角60°回転しなくてはならないからである。このような場合に、途中にホールセンサの出力の切り替わりを所定時間待つ待機動作を挿入しても良い。実施例3のDCモータ駆動装置は、途中にホールセンサの出力の切り替わりを待つ待機動作を挿入している。(Example 3)
Even if each PWM duty is applied to the motor coil from the start point to the end point of the sector, the output of the Hall sensor may not be switched immediately. This is because the rotor must rotate by a maximum electrical angle of 60 ° in order to switch the output of the Hall sensor. In such a case, a standby operation may be inserted in the middle of waiting for a predetermined time to switch the Hall sensor output. The DC motor driving apparatus according to the third embodiment inserts a standby operation that waits for switching of the output of the Hall sensor on the way.
図6は実施例3のDCモータ駆動装置の起動時における3相のホールセンサ出力波形と3相のデューティ波形を示すタイミングチャートである。図6に示す例では、時刻t0〜時刻t31において各相のデューティU、V、Wは図3の時刻t0〜時刻t11の各デューティと同じであるが、時刻t31〜時刻t32において各相のデューティU、V、Wは所定値を保持する。 FIG. 6 is a timing chart showing a three-phase Hall sensor output waveform and a three-phase duty waveform when the DC motor driving apparatus of Example 3 is started. In the example shown in FIG. 6, the duty U, V, W of each phase at time t0 to time t31 is the same as each duty at time t0 to time t11 in FIG. 3, but the duty of each phase from time t31 to time t32. U, V, and W hold predetermined values.
即ち、セクタの終点から所定時間、各相のデューティU、V、Wは所定値を保持することで、ホールセンサの出力が切り替わるのを待つ。このため、コントローラ14は、各相のデューティU、V、Wをセクタの終点で所定値にし、セクタの終点から所定時間、所定値を保持するための角度信号を生成する。
That is, the duty U, V, W of each phase is held at a predetermined value for a predetermined time from the end point of the sector, and waits for the Hall sensor output to be switched. For this reason, the
このようにセクタの終点から所定時間、各デューティは所定値を保持することで、待機動作中にホールセンサの出力が切り替わった場合には、再び同一セクタの角度信号により、同じ励磁を繰り返すことがなくなる。 In this way, by maintaining a predetermined value for each duty for a predetermined time from the end point of the sector, when the output of the Hall sensor is switched during the standby operation, the same excitation can be repeated again by the angle signal of the same sector. Disappear.
(実施例4)
図7は実施例4のDCモータ駆動装置の起動時における3相のホールセンサ出力波形と3相のデューティ波形を示すタイミングチャートである。図7に示す実施例4のDCモータ駆動装置は、図5に示すPID回転速度制御処理と、図6に示すような途中にホールセンサの出力の切り替わりを待つ待機動作を挿入する処理とを組み合わせたものである。Example 4
FIG. 7 is a timing chart showing a three-phase Hall sensor output waveform and a three-phase duty waveform when the DC motor driving apparatus of Example 4 is started. The DC motor drive device of the fourth embodiment shown in FIG. 7 combines the PID rotation speed control process shown in FIG. 5 and the process of inserting a standby operation for waiting for the change of the output of the hall sensor as shown in FIG. It is a thing.
このように実施例4のDCモータ駆動装置によれば、実施例2のDCモータ駆動装置の効果と、実施例3のDCモータ駆動装置の効果とが得られる。 As described above, according to the DC motor driving apparatus of the fourth embodiment, the effects of the DC motor driving apparatus of the second embodiment and the effects of the DC motor driving apparatus of the third embodiment can be obtained.
なお、本発明は、前述した実施例1乃至4のDCモータ駆動装置に限定されるものではない。実施例1乃至4では、PWMによる正弦波駆動を例として説明したが、例えば、リニアアンプ方式、他の方式による正弦波駆動でも実現可能である。 Note that the present invention is not limited to the DC motor driving devices of the first to fourth embodiments described above. In the first to fourth embodiments, the sinusoidal wave drive by PWM has been described as an example. However, for example, a linear amplifier system or a sinusoidal wave drive by another system can be realized.
本発明は、DCブラシレスモータに適用可能である。 The present invention is applicable to a DC brushless motor.
1〜3 ホールセンサ
4 U相モータコイル
5 V相モータコイル
6 W相モータコイル
11 モータ
13 ロータ位置検出回路
14 コントローラ
15 正弦波生成回路
16 PWM回路
17 出力回路
18 回転速度検出回路
19 加算器
20a 比例演算器
20b 積分演算器
20c 微分演算器
21 加算器1-3 Hall sensor 4 U phase motor coil 5 V phase motor coil 6 W
Claims (6)
前記磁束検出信号に基づき前記ロータのセクタを検出するロータ位置検出回路と、
前記ロータのセクタの始点から終点までの角度信号を出力し前記磁束検出信号に基づき前記ロータのセクタの移動がない場合、同一セクタの角度信号の出力を再開する制御回路と、
前記角度信号に基づき前記モータを正弦波駆動するための正弦波信号を生成する正弦波生成回路と、
前記正弦波信号に基づき駆動デューティを作成し前記駆動デューティによりスイッチング素子をオン/オフさせて前記モータを駆動させるモータ駆動部と、
を備え、
前記磁束検出信号に基づき前記ロータの回転速度を検出する回転速度検出回路と、
前記回転速度検出回路で検出された前記ロータの回転速度と速度指令とに基づき演算を行い、制御出力を前記制御回路に出力する自動制御回路とを有し、
前記制御回路は、前記自動制御回路からの前記制御出力に応じて前記角度信号の振幅を決定し、前記ロータのセクタの移動がない場合、同一セクタの角度信号の振幅を前回の角度信号の振幅より大きくするDCモータ駆動装置。 A magnetic flux detector that detects the magnetic flux of the rotor of the motor and outputs a magnetic flux detection signal;
A rotor position detection circuit for detecting a sector of the rotor based on the magnetic flux detection signal;
A control circuit that outputs an angle signal from the start point to the end point of the sector of the rotor and restarts the output of the angle signal of the same sector when there is no movement of the sector of the rotor based on the magnetic flux detection signal;
A sine wave generation circuit for generating a sine wave signal for driving the motor in a sine wave based on the angle signal;
A motor drive unit that creates a drive duty based on the sine wave signal and drives the motor by turning on / off a switching element by the drive duty;
Equipped with a,
A rotational speed detection circuit for detecting the rotational speed of the rotor based on the magnetic flux detection signal;
An automatic control circuit that performs a calculation based on the rotational speed and speed command of the rotor detected by the rotational speed detection circuit and outputs a control output to the control circuit;
The control circuit determines the amplitude of the angle signal according to the control output from the automatic control circuit, and when there is no movement of the sector of the rotor, the amplitude of the angle signal of the same sector is changed to the amplitude of the previous angle signal. DC motor drive device to be larger .
前記ロータのセクタの始点は、前記所定の電気角の範囲に含まれる最小の角度であり、
前記ロータのセクタの終点は、前記所定の電気角の範囲に含まれる最大の角度である請求項1又は請求項2記載のDCモータ駆動装置。 The rotor sector is in a range of predetermined electrical angles;
The starting point of the sector of the rotor is the smallest angle included in the range of the predetermined electrical angle;
3. The DC motor driving apparatus according to claim 1 , wherein an end point of the sector of the rotor is a maximum angle included in the range of the predetermined electrical angle.
前記ロータのセクタの始点から終点までの角度信号を出力するステップと、
前記角度信号に基づき正弦波信号を生成するステップと、
前記正弦波信号に基づき前記モータを駆動させるステップとを備え、
前記角度信号を出力するステップの後、前記ロータのセクタの移動がない場合、同一セクタの角度信号の出力を再開し、かつ、同一セクタの角度信号の振幅を前回の角度信号の振幅より大きくするDCモータ駆動方法。 Detecting the rotor sector based on the magnetic flux of the rotor of the motor;
Outputting an angle signal from the start point to the end point of the sector of the rotor;
Generating a sinusoidal signal based on the angle signal;
Driving the motor based on the sine wave signal,
After the step of outputting the angle signal, if there is no movement of the sector of the rotor, the output of the angle signal of the same sector is restarted and the amplitude of the angle signal of the same sector is made larger than the amplitude of the previous angle signal. DC motor driving method.
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