JP6805035B2 - 集積回路 - Google Patents
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Description
前記PWM信号の搬送波に基づいて、検出タイミング信号を生成する検出タイミング信号生成部と、
前記検出タイミング信号に応じて、入力される前記モータの相電流の変化量を求める電流変化量検出部と、
前記相電流の変化量に基づいて、前記モータの回転位置を推定する回転位置推定部とを備え、
前記PWM生成部は、前記搬送波の1周期内において前記検出タイミング信号生成部により生成される固定された4点の検出タイミング信号に応じて、前記電流変化量検出部が2種類の電圧ベクトル期間に対応する相電流変化量を検出できるように3相のPWM信号パターンを生成し、
前記回転位置推定部は、前記2種類の電圧ベクトル期間のそれぞれにおいて2相の電流変化量を検出し、これら2相の電流変化量の差分値である第1,第2の電流変化量差分値を求め、前記第1,第2の電流変化量差分値に基づいて前記回転位置を推定する。
以下、第1実施形態について図1から図5を参照して説明する。図1は、モータ駆動制御装置の構成を示す機能ブロック図である。直流電源1は、回転子に永久磁石を備える永久磁石同期モータ(以下、単にモータと称す)2を駆動する電力源である。直流電源1は、交流電源を直流に変換したものでも良い。インバータ回路3は、6個のスイッチング素子,例えばNチャネルMOSFET4U+,4Y+,4W+,4U−,4Y−,4W−を3相ブリッジ接続して構成されており、後述するPWM生成部5で生成される3相分6つのスイッチング信号に基づいて、モータ2を駆動する電圧を生成する。
電気学会論文誌D(産業応用部門誌)Vol.125(2005),No.3「パルス電圧を用いた表面磁石同期モータの初期回転位置推定法」,山本修,荒隆裕
Vu(010):電圧ベクトルV3印加時のU相電圧[V]
Vw(010):電圧ベクトルV3印加時のW相電圧[V]
dIu(010):電圧ベクトルV3印加時の
時刻t1〜t2期間のU相電流変化量[A]
dIw(010):電圧ベクトルV3印加時の
時刻t1〜t2期間のW相電流変化量[A]
θ:モータ回転位置[rad]
R:モータ巻線抵抗[Ω],Lu,Lw:モータ相インダクタンス[H]
ω:モータ角速度[rad/S],a:電機子鎖交磁束[Wb]
である。
U相PWMパルス:三角波の谷を基準に両側へ発生
V相PWMパルス:三角波の山を基準に左側へ発生
W相PWMパルス:三角波の山を基準に右側へ発生
となる。そして、検出タイミング信号生成部9は、4回の電流の検出タイミング信号t1〜t4を、図5に示すように与える。
・U相の電流変化量dIu(010)及びW相の電流変化量dIw(010)を検出するための信号t1,t2は、三角波の山よりもΔT前の時刻及び三角波の山の時刻
・U相の電流変化量dIu(001)及びV相の電流変化量dIv(001)を検出するための信号t3,t4は、三角波の山の時刻及び三角波の山よりもΔT遅れた時刻
上記を基準とする。
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第2実施形態では、120度位相差の信号の大小関係を図6で示すように比較器21A,21B,21Cにより何れか2信号間で比較し、大小に応じたパルス信号を生成する。図6では、信号1を磁極位置演算部10についてはdIu(001),磁極位置演算部12についてはdI(010−001),信号2を同dIu(001),dI(001),信号3を同dIv(001),dI(001)としている。
3相のPWM信号を各実施形態のように発生させるためには、3種類のキャリアを用いることに限らず、位相シフト機能等を利用しても良いし、1種のキャリアのデューティ設定タイミングや、パルス発生の比較極性等を変更するなどの方法を利用しても良い。
電流変化量検出部8が、キャリア周期内で3相の電流を検出するタイミングは、必ずしもキャリアのレベルが最小又は最大を示す位相を基準とする必要はなく、3相の電流を検出可能な範囲でキャリアの任意の位相に基づいて設定すれば良い。
電流検出部はシャント抵抗でもCTでも良い。
スイッチング素子はMOSFET,IGBT,パワートランジスタ、SiC,GaN等のワイドギャップ半導体等を使用しても良い。
Claims (4)
- 入力される搬送波,各相のデューティ指令値及び3相永久磁石同期モータの回転位置に基づいて、3相のPWM信号を生成するPWM生成部と、
前記PWM信号の搬送波に基づいて、検出タイミング信号を生成する検出タイミング信号生成部と、
前記検出タイミング信号に応じて、入力される前記モータの相電流の変化量を求める電流変化量検出部と、
前記相電流の変化量に基づいて、前記モータの回転位置を推定する回転位置推定部とを備え、
前記PWM生成部は、前記搬送波の1周期内において前記検出タイミング信号生成部により生成される固定された4点の検出タイミング信号に応じて、前記電流変化量検出部が2種類の電圧ベクトル期間に対応する相電流変化量を検出できるように3相のPWM信号パターンを生成し、
前記回転位置推定部は、前記2種類の電圧ベクトル期間のそれぞれにおいて2相の電流変化量を検出し、これら2相の電流変化量の差分値である第1,第2の電流変化量差分値を求め、前記第1,第2の電流変化量差分値に基づいて前記回転位置を推定する集積回路。 - 前記回転位置推定部は、前記モータが低速域で運転される領域では、前記2種類の電圧ベクトル期間のうち、第1の電圧ベクトル期間において1相の電流変化量を検出し、第2の電圧ベクトル期間において2相の電流変化量を検出し、これら3つの電流変化量に基づいて前記回転位置を推定し、
前記モータが高速域で運転される領域では、前記第1,第2の電流変化量差分値に基づいて前記回転位置を推定するように切替える請求項1記載の集積回路。 - 前記PWM生成部は、3相のPWM信号のうち1相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として遅れ側,進み側の双方向にデューティを増減させ、
他の1相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として遅れ側,進み側の一方向にデューティを増減させ、
残りの1相については、前記搬送波周期の任意の位相を基準として前記方向とは逆方向にデューティを増減させる請求項1又は2記載の集積回路。 - マイクロコンピュータとして構成されている請求項1から3の何れか一項に記載の集積回路。
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