JP6719403B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係るモータ制御装置の適用例を示した回路構成図である。ブラシレスモータ100及びレゾルバ200と接続されたコントローラ300は、レゾルバ200の出力信号に基づいてブラシレスモータ100を駆動するモータ制御装置をなす。
ステータ110は、筒状の電機子鉄心111を有している。電機子鉄心111は、磁性鋼板から打ち抜かれた薄板を軸方向に複数積層して加締め結合することで形成され、その内周面側で周方向に等間隔に配列された複数の突極磁極112を有している。隣接する突極磁極112の間にはスロット113が形成され、突極磁極112にはスロット113を介して3相コイル110U,110V,110Wが巻回してある。本例では、突極磁極112が機械角40deg間隔で9つ形成され(従ってスロット113が9つ形成され)、9つの突極磁極112には、スロット113を介して、U相コイル110Uの3つのコイル片U1,U2,U3、V相コイル110Vの3つのコイル片V1,V2,V3、及びW相コイル110Wの3つのコイル片W1,W2,W3を、周方向でU1→V1→W1→U2→V2→W2→U3→V3→W3の順番で巻き回してある。
インバータ310は、上アーム側のスイッチング素子311a及び下アーム側のスイッチング素子311bが直列に接続されたU相アームと、上アーム側のスイッチング素子311c及び下アーム側のスイッチング素子311dが直列に接続されたV相アームと、上アーム側のスイッチング素子311e及び下アーム側のスイッチング素子311fが直列に接続されたW相アームと、を備えている。インバータ310が備える各アームは、車載の直流電源PSの正極線L1と直流電源PSの負極線L2との間に並列に接続され、3相ブリッジ回路が形成されている。スイッチング素子311a〜311fは、それぞれ逆並列のダイオードDを含み、例えば、FET(Field Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等、パワー半導体素子で構成されている。
制御ユニット320は、回転角度検出部320A、補正量記憶部320B、加算部320C、回転速度検出部320D、UVW/dq変換部320E、目標電流演算部320F、印加電圧演算部320G、dq/UVW変換部320H、PWM制御部320I、2相通電制御部320J、選択部320K、学習部320Lを有している。
通電モード(2)では、2相通電制御部320Jが、スイッチング素子311a及びスイッチング素子311fをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、U相の端子電圧Vuとして電圧Vを印加し、W相の端子電圧Vwとして電圧(−V)を印加し、U相からW相に向けて所定時間Tのロック電流を流す。これにより、ステータ110の励磁角度θexを電気角120degとしている。
通電モード(3)では、2相通電制御部320Jが、スイッチング素子311c及びスイッチング素子311fをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、V相の端子電圧Vvとして電圧Vを印加し、W相の端子電圧Vwとして電圧(−V)を印加し、V相からW相に向けて所定時間Tのロック電流を流す。これにより、ステータ110の励磁角度θexを電気角180degとしている。
通電モード(5)は、2相通電制御部320Jが、スイッチング素子311e及びスイッチング素子311bをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、W相の端子電圧Vwとして電圧Vを印加し、U相の端子電圧Vuとして電圧(−V)を印加し、W相からU相に向けて所定時間Tのロック電流を流す。これにより、ステータ110の励磁角度θexを電気角300degとしている。
通電モード(6)は、2相通電制御部320Jが、スイッチング素子311e及びスイッチング素子311dをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、W相の端子電圧Vwとして電圧Vを印加し、V相の端子電圧Vvとして電圧(−V)を印加し、W相からV相に向けて所定時間Tのロック電流を流す。これにより、ステータ110の励磁角度θexを電気角360degとしている。
先ず、学習部320Lは、各通電サイクルで検出・記憶された検出回転角度θ1,θ2,θ3を通電モード毎に平均して平均検出回転角度θaveを演算する。このとき、学習部320Lは、機械角で検出された検出回転角度θ1,θ2,θ3を、それぞれ電気角に換算する。検出回転角度θ1については、検出された機械角を3倍にし、検出回転角度θ2については、検出された機械角から120deg減算した減算値を3倍にし、検出回転角度θ3については、検出された機械角から240deg減算した減算値を3倍にすることで、検出回転角度θ1,θ2,θ3を電気角に換算する。例えば、通電モード(1)については、以下の式によって平均検出回転角度θaveを演算する。
θave=θ(1,1)+θ(1,2)−120+θ(1,3)−240
平均検出回転角度θave及び平均偏差Δθaveの演算は、第1の演算方法と同様であるが、平均偏差Δθaveを、対応する平均検出回転角度θaveと同一の検出回転角度θに対する回転角度補正量Δθとするとともに、各平均検出回転角度θaveの間における検出回転角度θに対しては平均偏差Δθaveを、線形補間、放物線補間、最近傍補間等の様々な補間方法によって補間して回転角度補正量Δθとしている点で異なる。すなわち、第2の演算方法では、ロータ120の回転角度(検出回転角度θ)に応じた回転角度補正量Δθを演算している。
Δθ=−(2/17)θ+(195/17)
図10(a)は、第1〜第3通電サイクルの特定の通電モードによる励磁角度θexに対して、検出回転角度θの許容範囲を規定した製造規格範囲を示している。かかる製造規格範囲は、ロータ120を回転駆動させる際の異音やトルク変動が許容値未満となるように許容差を規定している。例えば、通電モード(2)での励磁角度θexは電気角120degであり、これに対し、検出回転角θの許容差は±6degで規定されている。
図10(a)を再び参照すると、平均検出回転角度θaveは、平均偏差Δθaveの分、理想回転角度θidealから乖離して、第1通電サイクルの検出回転角度θ1と平均検出回転角度θaveとの偏差が−6.6degとなり、製造規格範囲の許容差である±6degを超えてしまう。このような平均検出回転角度θaveから上記の第1又は第2の演算方法によって演算された回転角度補正量Δθを、ブラシレスモータ100を回転駆動する際に用いられる第1検出値としての検出回転角度θの補正に用いると、ロータ120を回転駆動させる際の異音やトルク変動が許容値以上となってしまうおそれがある。
Claims (3)
- ロータの回転角度検出器により検出された回転角度の第1検出値に基づいて3相のモータを回転駆動するモータ制御装置であって、
前記モータを回転駆動しないときに、ステータの3相のコイルのうち2相に通電する6通りの通電モードを所定時間毎に切り替えて6つの励磁角度で順次励磁を行う通電サイクルを、前記ロータの極対数に応じて複数回繰り返し、前記励磁角度を前記ロータの一定回転方向に順次変化させる2相励磁制御手段と、
前記2相励磁制御手段による励磁毎に前記回転角度検出器により検出された回転角度の第2検出値のうち共通の通電モードで励磁を行ったときのものの平均値である平均検出回転角度と該共通の通電モードで励磁を行ったときの励磁角度との偏差を演算して6つの偏差を取得する演算手段と、
前記モータを回転駆動するときに前記第1検出値を前記6つの偏差に基づいて補正する補正手段と、
を備えた、モータ制御装置。 - 前記補正手段は、前記演算手段によって演算された前記6つの偏差の平均値を演算し、前記6つの偏差の平均値を前記第1検出値に加算することで前記第1検出値を補正する、請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記補正手段は、前記平均検出回転角度間の前記ロータの回転角度における前記6つの偏差の補間値を演算できるように構成され、前記第1検出値が前記平均検出回転角度である場合には前記6つの偏差のうち該平均検出回転角度に対応するものを前記第1検出値に加算することで前記第1検出値を補正し、前記第1検出値が前記平均検出回転角度でない場合には、前記第1検出値に対応する前記補間値を前記第1検出値に加算することで前記第1検出値を補正する、請求項1に記載のモータ制御装置。
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