JP6739683B1 - Motor controller - Google Patents
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Abstract
モータ制御装置(100)は、複数の相を有するモータ(200)のいずれかの相の励磁位置を励磁する励磁指令作成部(103)と、モータ(200)の回転角度を検出する位置検出器(201)の極性を推定する極性推定部(104)とを有し、極性推定部(104)は、モータ(200)の複数の励磁位置を励磁した際における位置検出器(201)により検出されたモータ(200)の回転方向の組み合わせに基づいて、モータ(200)の磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における位置検出器(201)により検出されたモータ(200)の回転角度に基づいて、位置検出器(201)の極性を推定する。A motor control device (100) includes an excitation command creation unit (103) that excites an excitation position of any phase of a motor (200) having a plurality of phases, and a position detector that detects a rotation angle of the motor (200). And a polarity estimating unit (104) for estimating the polarity of (201). The polarity estimating unit (104) is detected by the position detector (201) when exciting a plurality of excitation positions of the motor (200). Position detector when two magnetic pole position candidates of the motor (200) are extracted based on the combination of the rotation directions of the motor (200) and one of the extracted two magnetic pole position candidates is excited. The polarity of the position detector (201) is estimated based on the rotation angle of the motor (200) detected by (201).
Description
本発明は、位置検出器の極性を推定する機能を備えたモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device having a function of estimating the polarity of a position detector.
モータ制御装置は、位置検出器によって磁極位置を検出し、磁極位置に合わせてモータのU相、V相、W相電圧を変化させることでモータを制御している。 The motor control device controls the motor by detecting the magnetic pole position with a position detector and changing the U-phase, V-phase, and W-phase voltages of the motor according to the magnetic pole position.
位置検出器の情報から磁極位置を検出してモータを制御するためには、位置検出器のカウント方向とモータの相順とを合わせる必要がある。例えば、モータの相順がU相、V相、W相の順となる方向に動かした時に、位置検出器をカウント増加方向に合わせるといった具合である。 In order to detect the magnetic pole position from the information of the position detector and control the motor, it is necessary to match the counting direction of the position detector with the phase order of the motor. For example, when the motor is moved in the order of U-phase, V-phase, and W-phase, the position detector is aligned in the count increasing direction.
特許文献1には、特定モータの相に励磁し、励磁する位置を変化させモータを動かし、その時の位置検出器のカウントの増減から、位置検出器のカウント方向を自動で設定するモータ制御装置が開示されている。特許文献1に開示されるモータ制御装置は、U相、V相、W相の順に励磁した時に位置検出器のカウント方向が増大する方向である場合はそのままとし、減少する方向である場合はカウント値の極性を反転させる。
励磁開始時は磁極位置が分からないため、特許文献1に開示されるモータ制御装置は、励磁開始時に励磁位置と磁極位置とのずれ分だけモータが動く問題がある。したがって、モータを用いた機器は、励磁開始時に最大で磁極の回転角度で180°分モータが動くことを考慮して、衝突などの問題が生じないように機器を構成する必要があった。
Since the magnetic pole position is not known at the start of excitation, the motor control device disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置検出器の極性推定時におけるモータの回転角度を低減したモータ制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a motor control device in which the rotation angle of the motor at the time of estimating the polarity of the position detector is reduced.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の相を有するモータのいずれかの相の励磁位置を励磁する励磁指令作成部と、モータの回転角度を検出する位置検出器の極性を推定する極性推定部とを有する。極性推定部は、モータの複数の励磁位置を励磁した際における位置検出器により検出されたモータの回転方向の組み合わせに基づいて、モータの磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における位置検出器により検出されたモータの回転角度に基づいて、位置検出器の極性を推定する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention provides an excitation command creation unit that excites an excitation position of any phase of a motor having a plurality of phases, and position detection that detects a rotation angle of the motor. And a polarity estimator for estimating the polarity of the container. The polarity estimating unit extracts two candidates of the magnetic pole position of the motor based on the combination of the rotation directions of the motor detected by the position detector when exciting a plurality of excitation positions of the motor, and extracts the two extracted magnetic pole positions. The polarity of the position detector is estimated based on the rotation angle of the motor detected by the position detector when one of the magnetic pole position candidates is excited.
本発明に係るモータ制御装置は、位置検出器の極性推定時におけるモータの回転角度を低減できるという効果を奏する。 The motor control device according to the present invention has an effect of reducing the rotation angle of the motor when the polarity of the position detector is estimated.
以下に、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a motor control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るモータ制御装置の機能ブロック図である。モータ制御装置100は、位置又は速度偏差からトルク指令を作成する指令部101と、指令部101が作成したトルク指令に合わせてモータ200に励磁指令を出力する電流制御部102と、指令部101から励磁開始要求を受けとると電流制御部102に代わってモータ200に対して励磁指令を出力する励磁指令作成部103と、指令部101の指示に基づき電流制御部102又は励磁指令作成部103のいずれか一方の出力をモータ200に伝える切換え部105と、位置検出器201の極性を推定する極性推定部104とを有する。
1 is a functional block diagram of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. The
励磁指令作成部103は、モータ200の複数の相のそれぞれにおける複数の励磁位置を励磁可能であり、いずれかの相のいずれかの励磁位置を順次励磁する。具体的には、励磁指令作成部103は、モータ200のU,V,W相上にそれぞれ短時間励磁指令を出力する。説明の便宜上、励磁する位置の組み合わせは、U,V,W相上にそれぞれ1回ずつ計3回とする。なお、以下に示す例とは異なる磁極位置及び励磁位置の組み合わせであっても、同様に位置検出器201の極性の推定が可能である。
The excitation
極性推定部104は、励磁指令作成部103が出力する励磁指令とモータ200に取り付けられている位置検出器201のカウント増減の組み合わせとから、位置検出器201の極性を推定する。
The
次に、極性推定部104における位置検出器201の極性の推定の実際の処理について説明する。図2は、実施の形態1に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのU,V,W相を60°ごとに六つのエリアに分割した状態を示す図である。図3及び図4は、実施の形態1に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのU,V,W相に励磁した時の位置検出器のカウントの増減方向を磁極位置ごとに示す図である。図3は、モータ200が正回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向である場合であり、図4は、モータ200が逆回転する方向が位置検出器201の正の方向である場合である。図3及び図4中の「+」印は、位置検出器201のカウントが増加することを示し、「−」印は、位置検出器201のカウントが減少することを示している。モータ200のU,V,W相に励磁すると、励磁した相に近づくようにモータ200が動くため、U,V,W相上にそれぞれ励磁した時の位置検出器201のカウントの増減方向の組み合わせは、図3に示すように、磁極位置ごとに定まる。ここで、モータ200は、U相、V相、W相の順となる方向に動かす時が正回転であり、W相、V相、U相の順となる方向に動かす時が逆回転であるとする。
Next, the actual process of estimating the polarity of the position detector 201 in the polarity estimating
図5は、実施の形態1に係るモータ制御装置の検出器の極性を推定する処理の流れを示すフローチャートである。ステップS1において、極性推定部104は、U,V,W相上にそれぞれ短時間励磁した時の位置検出器201のカウント増減方向の組み合わせを求める。ステップS2において、極性推定部104は、U,V,W相上にそれぞれ励磁した時の位置検出器201のカウントの増減方向の組み合わせに基づいて、分割されたエリアのどこに磁極位置があるのかを推定する。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing for estimating the polarity of the detector of the motor control device according to the first embodiment. In step S1, the
ただし、U,V,W相上にそれぞれ励磁した時の位置検出器201のカウントの増減方向の組み合わせが同じであっても、モータ200が正回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向である場合とモータ200が逆回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向である場合とで、推定される磁極位置が異なる。例えばU,V,W相上に励磁した時の位置検出器201のカウント増減方向がそれぞれ−,+,+の時、モータ200が正回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向である場合は、3番のエリア内に磁極位置があると推定される。一方、モータ200が逆回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向である場合は、6番のエリア内に磁極位置があると推定される。したがって、ステップS2では、磁極位置は一つに特定されず、候補となる二つの磁極位置に絞り込まれる。
However, even if the combination of the count increasing/decreasing directions of the position detector 201 when excited on the U, V, and W phases is the same, the direction in which the motor 200 rotates in the positive direction has the positive polarity of the position detector 201. The estimated magnetic pole position is different depending on whether the direction is the direction or the direction in which the motor 200 rotates in the reverse direction is the direction in which the polarity of the position detector 201 is positive. For example, when the count increasing/decreasing directions of the position detector 201 when excited on the U, V, and W phases are −, +, and +, respectively, the direction in which the motor 200 rotates in the positive direction is the direction of the positive polarity of the position detector 201. In some cases, it is estimated that the magnetic pole position is in the
ステップS3において、極性推定部104は、位置検出器201の極性を推定する。この際、極性推定部104は、ステップS2で絞り込んだ二つの磁極位置のうちの一方に励磁する。例えばステップS2で3番又は6番に磁極位置があると推定された場合、ステップS3では3番又は6番の中心位置に励磁する。ここでは3番の中心位置に励磁するものとする。
In step S3, the
この時、実際の磁極位置が3番のエリア内にあれば、励磁位置と磁極位置とのずれは磁極位置単位で30°以内のため、モータ200の回転角度は30°以内となる。一方、実際の磁極位置が6番のエリア内にあれば、励磁位置と磁極位置とのずれは磁極位置単位で150°以上となるため、モータ200の回転角度は30°よりも大きくなる。したがって、3番の中心位置に励磁した時の回転角度が30°以内の場合は「モータ200が正回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向」と推定することができる。一方、30°よりも大きい場合は「モータ200が逆回転する方向が位置検出器201の極性が正の方向」であると位置検出器201の極性を推定することができる。 At this time, if the actual magnetic pole position is within the area No. 3, the deviation between the excitation position and the magnetic pole position is within 30° per magnetic pole position, so the rotation angle of the motor 200 is within 30°. On the other hand, if the actual magnetic pole position is within the area No. 6, the deviation between the excitation position and the magnetic pole position is 150° or more per magnetic pole position, so the rotation angle of the motor 200 becomes larger than 30°. Therefore, when the rotation angle when excited at the center position of No. 3 is within 30°, it can be estimated that “the direction in which the motor 200 rotates in the positive direction is the direction in which the position detector 201 has the positive polarity”. On the other hand, when the angle is larger than 30°, the polarity of the position detector 201 can be estimated as “the direction in which the motor 200 rotates in the reverse direction is the positive direction of the position detector 201 ”.
また、ステップS3の位置検出器201の極性の推定過程で励磁した時のモータ200の回転角度から磁極位置を特定することもできる。3番の中央位置に励磁した時のモータ200の回転角度が30°以内の場合は磁極位置が3番のエリアにあることが特定できる。逆に、3番の中央位置に励磁した時のモータ200の回転角度が30°よりも大きい場合は、磁極位置が6番のエリアにあることを特定できる。 Further, the magnetic pole position can be specified from the rotation angle of the motor 200 when excited in the process of estimating the polarity of the position detector 201 in step S3. When the rotation angle of the motor 200 when excited at the center position of No. 3 is within 30°, it can be specified that the magnetic pole position is in the No. 3 area. On the contrary, when the rotation angle of the motor 200 when excited at the center position of No. 3 is larger than 30°, it can be specified that the magnetic pole position is in the No. 6 area.
実施の形態1に係るモータ制御装置100は、モータ200の複数の励磁位置を励磁した際における位置検出器201により検出されたモータ200の回転方向の組み合わせに基づいて、モータ200の磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における位置検出器201により検出されたモータ200の回転角度に基づいて位置検出器201の極性を推定するため、微小な回転角度から位置検出器201の極性を推定することができる。したがって、立ち上げ時にモータ200の回転角度が大きいと機器破損の可能性がある装置であっても、位置検出器201の極性を自動で設定することができる。
The
実施の形態1に係るモータ制御装置100は、モータ200の磁極位置の候補を二つ抽出する際には、回転方向を検出することで、また、それら二つの候補のうちの一方に励磁する際には、モータ200の回転角度が一定範囲内に収まるか否かを検出することで、位置検出器201の極性推定を行うことができるので、位置検出器201の極性推定時におけるモータ200の回転角度を低減できる。
The
上記の実施の形態1に係る極性推定部104の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。極性推定部104には、マイクロコントローラを適用可能であるが、これに限定されない。
The function of the
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図6は、実施の形態1に係るモータ制御装置の極性推定部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路29には、極性推定部104の機能を実現する論理回路29aが組み込まれている。
Where the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit may be a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an application specific integrated circuit, a field programmable gate array, or a combination thereof. Is applicable. FIG. 6 is a diagram showing a configuration in which the function of the polarity estimation unit of the motor control device according to the first embodiment is realized by hardware. The
処理回路29が処理装置の場合、極性推定部104の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。
When the
図7は、実施の形態1に係るモータ制御装置の極性推定部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路29は、プログラム29bを実行するプロセッサ291と、プロセッサ291がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ292と、プログラム29bを記憶する記憶装置293を有する。記憶装置293に記憶されているプログラム29bをプロセッサ291がランダムアクセスメモリ292上に展開し、実行することにより、極性推定部104の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置293に格納される。プロセッサ291は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。記憶装置293は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、又はEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)といった半導体メモリを適用できる。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また記憶装置293は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はDVD(Digital Versatile Disc)を適用できる。なお、プロセッサ291は、演算結果といったデータを記憶装置293に出力して記憶させてもよいし、ランダムアクセスメモリ292を介して不図示の補助記憶装置に当該データを記憶させてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration in which the function of the polarity estimation unit of the motor control device according to the first embodiment is realized by software. The
処理回路29は、記憶装置293に記憶されたプログラム29bを読み出して実行することにより、極性推定部104の機能を実現する。プログラム29bは、極性推定部104の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
The
なお、処理回路29は、極性推定部104の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、極性推定部104の機能の一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
Note that the
このように、処理回路29は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
In this way, the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations described in the above embodiments are examples of the content of the present invention, and can be combined with other known techniques, and the configurations of the configurations are not departing from the scope of the present invention. It is also possible to omit or change parts.
29 処理回路、29a 論理回路、29b プログラム、100 モータ制御装置、101 指令部、102 電流制御部、103 励磁指令作成部、104 極性推定部、105 切換え部、200 モータ、201 位置検出器、291 プロセッサ、292 ランダムアクセスメモリ、293 記憶装置。 29 processing circuit, 29a logic circuit, 29b program, 100 motor control device, 101 command unit, 102 current control unit, 103 excitation command creating unit, 104 polarity estimating unit, 105 switching unit, 200 motor, 201 position detector, 291 processor , 292 Random access memory, 293 Storage device.
Claims (3)
前記モータの回転角度を検出する位置検出器の極性を推定する極性推定部とを有し、
前記極性推定部は、前記モータの複数の前記励磁位置を励磁した際における前記位置検出器により検出された前記モータの回転方向の組み合わせに基づいて、前記モータの磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの前記磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における前記位置検出器により検出された前記モータの回転角度に基づいて、前記位置検出器の極性を推定することを特徴とするモータ制御装置。An excitation command creation unit that excites the excitation position of any phase of a motor having a plurality of phases,
And a polarity estimation unit that estimates the polarity of the position detector that detects the rotation angle of the motor,
The polarity estimating unit extracts two candidates of magnetic pole positions of the motor based on a combination of rotation directions of the motor detected by the position detector when the plurality of excitation positions of the motor are excited. , Estimating the polarity of the position detector based on the rotation angle of the motor detected by the position detector when excited to one of the two extracted magnetic pole position candidates. Motor control device.
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