JPH09154294A - Driving of brushless dc motor - Google Patents

Driving of brushless dc motor

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JPH09154294A
JPH09154294A JP7310288A JP31028895A JPH09154294A JP H09154294 A JPH09154294 A JP H09154294A JP 7310288 A JP7310288 A JP 7310288A JP 31028895 A JP31028895 A JP 31028895A JP H09154294 A JPH09154294 A JP H09154294A
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JP
Japan
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voltage
motor
time
terminal voltage
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP7310288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Kawabata
幸雄 川端
Yasuo Notohara
保夫 能登原
Yuuhachi Takakura
雄八 高倉
Satoru Hirose
覚 廣瀬
Kazuo Tawara
和雄 田原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately calculate a variation rate of a terminal voltage during a high speed rotation by calculating variation rate depending on the number of rotations of the motor and determining a commutation time depending on the calculated variation rate. SOLUTION: A selector 3 is provided to select one phase of the non-feeding phase among a DC power source 1, an inverter 2 and 3-phase coil. An analog value of terminal voltage of the selected terminal is ADD-converted 4 and the converted digital voltage is input to a controller 5. The effective induced voltage information from a coil is only an induced voltage from the coil which is not fed of one of three phases. A control means 5 inputs a detected value of the induced voltage, obtains a variation rate for the time of voltage, namely gradient of voltage and the time until the target voltage value is obtained to control a switching element of the inverter 2. Thereby, the motor can be controlled with higher accuracy from the low to the high speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレス直流モ
ータの駆動法に係わり、特に回転子の位置検出をホール
素子等の磁気検出手段を用いることなく行うことができ
る、いわゆるブラシレス直流モータのセンサレス駆動方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a brushless DC motor, and more particularly to a so-called brushless DC motor sensorless drive capable of detecting the rotor position without using magnetic detection means such as a Hall element. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にブラシレス直流モータの駆動制御
は、ロータの磁極位置と通流すべき巻線の位置とを密接
に関係付けて行う必要がある。そして、モータの出力ト
ルクは、ロータの有する磁極の磁束とステータの有する
巻線に流す電流との相互作用によって発生する。このた
め、ブラシレス直流モータの駆動は、ロータの磁極から
発生する磁束が最大となる付近に存在する相の巻線に電
流を流すことにより最大のトルクを発生させてモータを
回転制御する必要がある。また、ブラシレス直流モータ
の駆動制御は、ロータの磁極位置の回転に従って、電流
を流すべき相を時々刻々に切り替えていくことにより行
われるが、この相の切り替えである転流の時刻が磁極最
大位置よりも大幅にずれた場合、これによって発生する
トルクが減少し、最悪の場合、モータは脱調し停止に至
ることになる。
2. Description of the Related Art Generally, drive control of a brushless DC motor needs to be performed by closely associating the magnetic pole position of a rotor with the position of a winding to be passed. The output torque of the motor is generated by the interaction between the magnetic flux of the magnetic pole of the rotor and the current flowing through the winding of the stator. For this reason, in driving a brushless DC motor, it is necessary to generate a maximum torque by controlling the rotation of the motor by passing a current through the winding of the phase existing in the vicinity of the maximum magnetic flux generated from the magnetic poles of the rotor. . Further, the drive control of the brushless DC motor is performed by momentarily switching the phase through which the current should flow according to the rotation of the magnetic pole position of the rotor. The time of commutation, which is the switching of this phase, is the maximum magnetic pole position. If it deviates significantly from this, the torque generated thereby will decrease, and in the worst case, the motor will step out and stop.

【0003】従って、ブラシレス直流モータの駆動制御
は、何らかの手段によってロータの磁極位置を検出し
て、これにより制御を行う必要がある。
Therefore, in the drive control of the brushless DC motor, it is necessary to detect the magnetic pole position of the rotor by some means and perform the control.

【0004】この種のセンサレス形ブラシレス直流モー
タのロータ磁極位置検出回路に関する従来技術として、
例えば、特開平7−123773 号公報等に記載された技術が
知られている。
As the prior art relating to the rotor magnetic pole position detection circuit of this type of sensorless type brushless DC motor,
For example, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-123773 is known.

【0005】この従来技術は、モータの無通電相のモー
タ端子電圧をローパスフィルタを用いることなく直接サ
ンプリングして検出するA/D変換器と、このサンプリ
ング値の内の2点を用いて検出電圧の時間に対する変化
率を求めて、これを外挿補間することによって誘起電圧
情報を得、この誘起電圧情報に基づいてロータの位置を
推定し、その結果から転流時刻を決定し適切な時刻に転
流を行うというものである。
This prior art uses an A / D converter for directly sampling and detecting the motor terminal voltage of the non-energized phase of the motor without using a low-pass filter, and a detection voltage using two points of the sampling values. The change rate with respect to time is calculated and extrapolated to obtain the induced voltage information.The rotor position is estimated based on this induced voltage information, and the commutation time is determined from the result to determine the appropriate time. It is to carry out commutation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来、モータの無通電
相のモータ端子電圧をローパスフィルタを用いることな
く直接サンプリングし、2点のサンプリング値から検出
電圧の時間に対する変化率を求めて、これを外挿補間す
ることによって誘起電圧情報を得、この誘起電圧情報に
基づいてロータの位置を推定する方法に関しては、例え
ば、特開平7−123773号公報に述べられている。この従
来技術は、原理的に無通電相の端子電圧を常に2点以上
検出しなければならず、モータの回転数が高速になり、
2点以上の端子電圧が検出できなくなった場合、検出電
圧の時間に対する変化率が算出できないため、転流時刻
を決定できず、モータが停止するという問題点を有して
いる。
Conventionally, the motor terminal voltage of the non-energized phase of the motor is directly sampled without using a low-pass filter, the rate of change of the detected voltage with respect to time is obtained from the sampling values at two points, and this is calculated. A method for obtaining induced voltage information by extrapolation and estimating the rotor position based on this induced voltage information is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-123773. In this prior art, in principle, the terminal voltage of the non-energized phase must always be detected at two points or more, and the rotation speed of the motor becomes high,
If two or more terminal voltages cannot be detected, the rate of change of the detected voltage with respect to time cannot be calculated, so that the commutation time cannot be determined and the motor stops.

【0007】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、モータが高速回転した場合においても端子
電圧の時間に対する変化率を精度良く算出し、ロータの
磁極位置を正しく推定することのできるブラシレス直流
モータの駆動方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to accurately calculate the rate of change of the terminal voltage with time even when the motor rotates at high speed, and to correctly estimate the magnetic pole position of the rotor. It is to provide a method of driving a brushless DC motor capable of realizing the above.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、モータの無通電相のモータ端子電圧をローパスフィ
ルタを用いることなく直接サンプリングして検出するA
/D変換器と、この検出値から端子電圧の時間に対する
変化率を求め、誘起電圧情報とし、この誘起電圧情報に
基づいてロータの位置を推定し、その結果から転流時刻
を決定し適切な時刻に転流を行い、端子電圧を2点以上
検出できる場合には、この2点の検出値から前記端子電
圧の時間に対する変化率を求め、2点以上の電圧を検出
できない場合には、前に算出した端子電圧の時間に対す
る変化率を基に、モータ回転数に応じた端子電圧の時間
に対する変化率を推定し、外挿補間することによって誘
起電圧情報を得、この誘起電圧情報に基づいてロータの
位置を推定し、その結果から転流時刻を決定し、適切な
時刻に転流を行うようにブラシレス直流モータを駆動す
る制御部とを備えることにより達成される。
According to the present invention, the above object is to detect the motor terminal voltage of the non-energized phase of the motor by directly sampling without using a low pass filter.
The / D converter and the rate of change of the terminal voltage with time from this detected value are used as induced voltage information, the rotor position is estimated based on this induced voltage information, and the commutation time is determined from the result to determine the appropriate value. When commutation is performed at time and two or more terminal voltages can be detected, the rate of change of the terminal voltage with respect to time is obtained from the detected values of these two points, and if two or more voltage cannot be detected, Based on the calculated rate of change of the terminal voltage with respect to time, the rate of change of the terminal voltage with time according to the motor speed is estimated, and extrapolated interpolation is used to obtain the induced voltage information. The position of the rotor is estimated, the commutation time is determined from the result, and the control unit drives the brushless DC motor so as to perform commutation at an appropriate time.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるブラシレス直
流モータの駆動方法の実施例を図面により詳細に説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a method for driving a brushless DC motor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明による駆動方法が適用される
ブラシレス直流モータのシステム構成を示すブロック
図、図2はモータに対して理想的な転流時刻で通流が制
御され、モータが一定速度で回転している状態における
モータの誘起電圧,検出端子電圧,処理電圧の波形を模
式化して示す図、図3はモータ回転数に対する端子電圧
の検出可能回数を表す図、図4はモータ回転数に対する
単位時間当たりの端子電圧の変化量を表した図である。
図1において、1は直流電源、2はインバータ回路、3
はセレクタ、4はA/D変換器、5は制御部、6はドラ
イバ回路部、7はステータ、8はロータ、9は負荷であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the system configuration of a brushless DC motor to which the driving method according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing the flow control of the motor at an ideal commutation time so that the motor has a constant speed. Showing schematically the waveforms of the induced voltage of the motor, the detection terminal voltage, and the processing voltage in the state where the motor rotates, FIG. 3 shows the number of times the terminal voltage can be detected with respect to the motor rotation speed, and FIG. 4 shows the motor rotation speed. It is a figure showing the amount of change of the terminal voltage per unit time with respect to.
In FIG. 1, 1 is a DC power supply, 2 is an inverter circuit, and 3
Is a selector, 4 is an A / D converter, 5 is a control unit, 6 is a driver circuit unit, 7 is a stator, 8 is a rotor, and 9 is a load.

【0011】本発明が適用されるブラシレス直流モータ
駆動システムは、図1に示すように、直流電源1,イン
バータ回路2,3相の巻線の内の無通電相の1相を選択
するセレクタ3,選択した端子の端子電圧のアナログ値
を電子計算機で演算できるようにディジタル値へ変換す
るA/D変換器4,検出された電圧からその変化率及び
転流時刻を決定し、インバータ回路2を制御するドライ
バに信号を出力する制御部5,インバータ回路2のドラ
イバ回路部6,U,V,W相の巻線が一端で結線された
3相のブラシレス直流モータのステータ7,永久磁石を
用いた磁極を有するロータ8,モータ結合される負荷9
により構成されている。
A brushless DC motor drive system to which the present invention is applied, as shown in FIG. 1, is a selector 3 for selecting one of the non-energized phases of the DC power supply 1, the inverter circuit 2 and the windings of three phases. , A / D converter that converts the analog value of the terminal voltage of the selected terminal into a digital value so that it can be calculated by an electronic computer 4, determines the rate of change and commutation time from the detected voltage, and sets the inverter circuit 2 A controller 5 for outputting a signal to a driver to be controlled 5, a driver circuit 6 of an inverter circuit 6, a stator 7 of a three-phase brushless DC motor in which U, V, and W phase windings are connected at one end, and a permanent magnet is used. A rotor having a magnetic pole, a load 9 connected to a motor
It consists of.

【0012】以後の説明における本発明の一実施例によ
るモータの駆動方法は、高出力トルクを得ることのでき
る120度通電形駆動とし、また、モータの制御方法
は、直流電圧の通流率を制御するいわゆるPWM制御で
あり、チョッピングを行うスイッチング素子は、直流電
源1の正電圧側に接続されているものとする。
A motor driving method according to an embodiment of the present invention described below is a 120-degree conduction type driving capable of obtaining a high output torque, and a motor controlling method is a DC voltage conduction ratio. This is a so-called PWM control for controlling, and the switching element for chopping is connected to the positive voltage side of the DC power supply 1.

【0013】なお、チョッピングを行うスイッチング素
子が、直流電源1の負電圧側に接続されていてもよく、
また、インバータ回路2は、図には省略されているが、
各相の巻線に対応するように、3組のスイッチング素子
を備えて構成されている。
A switching element for chopping may be connected to the negative voltage side of the DC power source 1,
Further, although the inverter circuit 2 is omitted in the figure,
Three sets of switching elements are provided so as to correspond to the windings of each phase.

【0014】一般に、インバータ回路2により120度
通電形駆動される直流モータにおいて、巻線からの有効
な誘起電圧情報は、3相の巻線の内の常時1相の通電さ
れていない巻線からの誘起電圧のみであり、インバータ
回路によるチョッピングが行われていない期間の誘起電
圧が有効である。このため、セレクタ3は、通流モード
に合わせて検出される相の端子を切り替えるスイッチン
グ機能,A/D変換器4は、PWM信号に同期してアナ
ログ値である電圧値をディジタル値に変換するいわゆる
A/D変換機能を有するものである。
In general, in a DC motor driven by a 120-degree energization type by the inverter circuit 2, effective induced voltage information from the winding is obtained from the winding of one phase which is always not energized among the windings of three phases. Is the induced voltage only, and the induced voltage during the period when the chopping by the inverter circuit is not performed is effective. Therefore, the selector 3 has a switching function of switching the terminals of the detected phases according to the current flow mode, and the A / D converter 4 converts the voltage value, which is an analog value, into a digital value in synchronization with the PWM signal. It has a so-called A / D conversion function.

【0015】制御部5は、前述の誘起電圧の検出値を入
力として、それに基づいて電圧の時間に対する変化率即
ち電圧の傾きを算出する機能、前述の電圧の傾き値とモ
ータ回転数から電圧の傾きを外挿する機能、この傾きか
ら目的の電圧の値になるまでの時間を算出する機能、イ
ンバータ回路2のスイッチング素子を制御するドライバ
回路部6を制御する信号を出力する機能及び前述の検出
値及び傾きを記憶しておく機能を有するマイクロコンピ
ュータにより構成される。
The control unit 5 receives the detected value of the induced voltage and calculates the rate of change of the voltage with respect to time, that is, the slope of the voltage, based on the detected value of the induced voltage. The function of extrapolating the slope, the function of calculating the time from the slope to the target voltage value, the function of outputting a signal for controlling the driver circuit unit 6 for controlling the switching element of the inverter circuit 2, and the above-mentioned detection. It is composed of a microcomputer having a function of storing a value and a slope.

【0016】また、ドライバ回路部6は、制御部5から
の信号に応じてインバータ回路2を構成するスイッチン
グ素子を駆動する機能を有する。
Further, the driver circuit section 6 has a function of driving a switching element forming the inverter circuit 2 in response to a signal from the control section 5.

【0017】なお、前述した本発明の一実施例は、制御
部5とインバータ回路2のスイッチング素子のドライバ
回路部6とを別の回路により構成しているが、これらの
機能を一つに纏めたマイクロコンピュータを制御部とし
て用いてもよい。
In the above-described embodiment of the present invention, the control section 5 and the driver circuit section 6 of the switching element of the inverter circuit 2 are constituted by different circuits, but these functions are integrated. Alternatively, a microcomputer may be used as the control unit.

【0018】モータを構成するステータ7は、電流を流
すことによって磁極化される巻線U,V,Wの3相の巻
線をもって構成され、それらの巻線の一端がお互いに結
線されている。また、ロータ8は、磁極化された永久磁
石であり、前述したステータの順当な磁極位置の変化に
応じて回転する。
The stator 7 constituting the motor is composed of three-phase windings of windings U, V, W which are magnetically poled by passing an electric current, and one ends of these windings are connected to each other. . The rotor 8 is a permanent magnet having a magnetic pole, and rotates in accordance with the change in the proper magnetic pole position of the stator described above.

【0019】次に、前述のように構成されるブラシレス
直流モータにおいて、ステータ7の各巻線が理想的な転
流時刻で通流制御され、モータが一定速度で回転してい
るものとして、その動作状態を図2を参照して説明す
る。
Next, in the brushless DC motor constructed as described above, the respective windings of the stator 7 are controlled to flow at an ideal commutation time, and the motor is assumed to be rotating at a constant speed. The state will be described with reference to FIG.

【0020】図2(a)は、この状態の場合に、物理現
象として生じる各相の誘起電圧波形、図2(b)は、全
波駆動において検出される各相の巻線の端子電圧波形、
図2(c)は、検出する端子電圧の拡大波形、図2
(d)は、本発明において、端子電圧波形をPWM信号
に同期して検出して検出不能な点について、検出値の時
間に対する変化量から外挿補間して得ることのできる信
号波形である。
FIG. 2A shows an induced voltage waveform of each phase that occurs as a physical phenomenon in this state, and FIG. 2B shows a terminal voltage waveform of each phase winding detected in full-wave driving. ,
2C is an enlarged waveform of the terminal voltage to be detected, FIG.
In the present invention, (d) is a signal waveform that can be obtained by extrapolating from the amount of change of the detected value with respect to a point that cannot be detected by detecting the terminal voltage waveform in synchronization with the PWM signal.

【0021】図2に示すように、モータが理想的な転流
時刻で転流し、一定速度で回転している場合、物理的現
象として図2(a)に示すような電圧が誘起される。こ
の誘起電圧は、ロータの磁極によって誘起されるもので
あり、そのPeak to Peak値はモータの回転数に比例し、
過渡値は、ロータの磁極位置と相関して決まる。通常、
モータの転流時刻は、この誘起電圧情報に基づいて決定
することができる。
As shown in FIG. 2, when the motor commutates at an ideal commutation time and rotates at a constant speed, a voltage as shown in FIG. 2A is induced as a physical phenomenon. This induced voltage is induced by the magnetic poles of the rotor, and its Peak to Peak value is proportional to the rotation speed of the motor,
The transient value is determined in correlation with the magnetic pole position of the rotor. Normal,
The commutation time of the motor can be determined based on this induced voltage information.

【0022】即ち、モータの理想的な(最大限に出力を
引き出すことができる)転流時刻は、それぞれ隣り合う
相の誘起電圧が交差する図示の点tp1及びtp2であり、
本発明の一実施例は、この時の電圧を、上に凸な変曲点
である電圧の最大値e(tp1)、下に凸な変曲点である電
圧の最小値e(tp2)として求めるものである。なお、モ
ータが一定速度で回転している場合、その時の前述の電
圧の最大値と最小値とは、どの隣り合う相においてもほ
ぼ等しくなる。
That is, the ideal commutation time (maximum output can be obtained) of the motor is the points tp1 and tp2 shown in the drawing where the induced voltages of the adjacent phases intersect,
According to one embodiment of the present invention, the voltage at this time is defined as the maximum value e (tp1) of the voltage which is an upward convex inflection point and the minimum value e (tp2) of the voltage which is a downward convex inflection point. It is what you want. When the motor is rotating at a constant speed, the maximum value and the minimum value of the voltage at that time are almost equal in any adjacent phases.

【0023】一方、現実の系として検出できるのは、モ
ータのステータ巻線の端子電圧であり、図2(b)に示
すような波形となる。この検出波形は、直流電源のマイ
ナス側と各相巻線の端子との間の電圧を示しており、モ
ータを回転させるために印加する駆動電圧と誘起電圧と
が混在したものである。そして、モータの120度通電
形駆動において、有効な誘起電圧情報は、図2(b)に
示す期間Ts であり、常時3相の内1相のみである。
On the other hand, what can be detected as an actual system is the terminal voltage of the stator winding of the motor, which has a waveform as shown in FIG. 2 (b). This detected waveform shows the voltage between the negative side of the DC power supply and the terminal of each phase winding, and is a mixture of the drive voltage and the induced voltage applied to rotate the motor. Then, in the 120-degree conduction type drive of the motor, the effective induced voltage information is the period Ts shown in FIG. Therefore, only one of the three phases is always present.

【0024】さらに、有効な誘起電圧情報の期間Ts
おいても、転流時にフリーホイリングダイオードに電流
が流れる区間では、その電位が直流電圧の正又は負の値
に固定され、また、インバータ回路がPWM信号を行っ
ている時には、チョッピングが行われているため、図2
(b)に示す様な連続するものとはならない。このた
め、何らかの方法で誘起電圧を検出し、転流時刻を、そ
の情報を基に演算処理を行って決定する必要がある。
Further, the period Ts of effective induced voltage information Also, in the section in which the current flows through the freewheeling diode during commutation, the potential is fixed to the positive or negative value of the DC voltage, and when the inverter circuit is performing the PWM signal, chopping is performed. Figure 2
It does not become continuous as shown in (b). Therefore, it is necessary to detect the induced voltage by some method and determine the commutation time by performing arithmetic processing based on the information.

【0025】そこで、本発明の一実施例は、有効な誘起
電圧情報が、前述したように120度通電形駆動におい
て図2(b)に示す期間Ts でかつ常時3相の内1相の
みからしか得ることができないことから、セレクタ3に
より、通流モードに応じてモータの3相巻線の内の通電
していない1相を切り替え選択し、図2(c)に示す端
子電圧の拡大波形の中に示されているように、インバー
タ回路2における還流ダイオードに電流が流れておら
ず、かつ、チョッピングオフの時の端子電圧e(t1)及
びe(t2),e(t3),e(t(n-m))等をサンプリング
することにより、離散的であるが、端子電圧から直接誘
起電圧情報をピックアップするようにしている。
Therefore, in one embodiment of the present invention, effective induced voltage information is obtained from only one of the three phases in the period Ts shown in FIG. Therefore, the selector 3 selects and switches one non-energized one phase of the three-phase winding of the motor according to the conduction mode, and the enlarged waveform of the terminal voltage shown in FIG. As shown in, the current does not flow through the freewheeling diode in the inverter circuit 2 and the terminal voltages e (t1) and e (t2), e (t3), e ( By sampling t (nm)) or the like, although the information is discrete, the induced voltage information is directly picked up from the terminal voltage.

【0026】さらに、本発明の一実施例は、制御部5で
離散的に得られた誘起電圧情報から電圧の時間に対する
変化率Δv/Δtを算出し、離散値間(図示の波線部
分)の誘起電圧を外挿補間して求め、これを3相分連続
的につなげて、図2(d)に示すような三角波信号波形
を有する処理波形を得ている。
Further, according to one embodiment of the present invention, the rate of change Δv / Δt of the voltage with respect to time is calculated from the induced voltage information discretely obtained by the control unit 5, and the difference between discrete values (the broken line portion in the figure) is calculated. The induced voltage is obtained by extrapolation interpolation and continuously connected for three phases to obtain a processed waveform having a triangular wave signal waveform as shown in FIG. 2D.

【0027】図2により説明したように、理想的な転流
時刻で各相の巻線に対する通流が制御され、モータが一
定速度で回転している状態では、図2(d)に示すよう
に、それぞれ隣り合う相の誘起電圧が交差する点(上に
凸な変曲点である電圧の最大値、下に凸な変曲点である
最小値)の電圧が、それぞれどの隣り合う相においても
ほぼ一定になり、この時のこの信号の各変曲点の電圧値
から処理波形のemax及びemin を求めることができ
る。このことから、最適な転流時刻を求めるには、それ
ぞれの相における誘起電圧を検出し、その時の時間に対
する変化率から得られる誘起電圧がemax 及びemin
なる時刻を算出すればよい。
As described with reference to FIG. 2, when the flow of current to the windings of each phase is controlled at the ideal commutation time and the motor is rotating at a constant speed, as shown in FIG. 2 (d). In each adjacent phase, the voltage at the point where the induced voltages of the adjacent phases intersect (the maximum value of the voltage that is the upward convex inflection point, the minimum value that is the downward convex inflection point) is Also becomes almost constant, and the emax and emin of the processed waveform can be obtained from the voltage value at each inflection point of this signal at this time. From this, in order to obtain the optimum commutation time, the induced voltage in each phase is detected, and the induced voltage obtained from the rate of change with respect to time at that time is emax. And emin It suffices to calculate the time at which

【0028】つまり、検出電圧及びその時の端子電圧の
時間に対する変化率Kを一次関数で近似し、(数1)で
算出すると、端子電圧の変化率が正の時、算出に用いた
端子電圧とその検出時刻から点時刻までの時間tbmは、
(数2)で、端子電圧が負の時、点時刻までの時間tbm
は、(数3)で算出できる。さらに、算出に用いた端子
電圧の検出時刻をtn とすると、転流時刻tp は、(数
4)で算出できる。この時、mは、整数であり、A/D
変換器の分解能を考慮し、モータ回転数に応じて変える
ことが望ましい。
That is, when the rate of change K of the detected voltage and the terminal voltage at that time with respect to time is approximated by a linear function and calculated by (Equation 1), when the rate of change of the terminal voltage is positive, the terminal voltage used for the calculation is The time tbm from the detection time to the point time is
In (Equation 2), when the terminal voltage is negative, the time tbm to the point time
Can be calculated by (Equation 3). Further, the detection time of the terminal voltage used for the calculation is tn Then, the commutation time tp Can be calculated by (Equation 4). At this time, m is an integer and A / D
Considering the resolution of the converter, it is desirable to change it according to the motor rotation speed.

【0029】 K=Δv/Δt={e(tn)−e(t(n-m))}/(tn−t(n-m)) …(数1) tbm={emax−e(tn)}/K …(数2) tbm={e(tn)−emin}/K …(数3) tp=tn+tbm …(数4) 一方、このモータ駆動法の原理から、端子電圧の検出回
数は、モータ回転数に応じて大きく変化する。モータ回
転数に対する端子電圧の検出回数Sn は、モータ回転数
N(rpm),3相モータの極数P及びPWM周期Tpwm
(s)から、(数5)で算出できる。
K = Δv / Δt = {e (tn) −e (t (nm))} / (tn−t (nm)) (Equation 1) tbm = {emax−e (tn)} / K (Equation 2) tbm = {e (tn) -emin} / K ... (Equation 3) tp = tn + tbm ... It changes drastically. Number of detections of the terminal voltage with respect to the motor speed Sn Is the motor rotation speed N (rpm), the number of poles P of the three-phase motor, and the PWM cycle Tpwm
From (s), it can be calculated by (Equation 5).

【0030】 Sn=(60/N)・{1/(3・P)}・(1/Tpwm) …(数5) この(数5)を用い、モータの極数を4極,PWM周期
を200μsとしたときのモータ回転数に対する端子電
圧の検出回数を図3に示す。
Sn = (60 / N) · {1 / (3 · P)} · (1 / Tpwm) (Equation 5) Using this (Equation 5), the number of poles of the motor is 4 and the PWM cycle is FIG. 3 shows the number of times the terminal voltage is detected with respect to the motor speed when the speed is 200 μs.

【0031】この図3からわかるように、モータ回転数
が、高速になるに従って端子電圧の検出回数が大幅に減
少することがわかる。また、現実の制御系においては、
転流時刻の算出に要する時間が必要となるため、2〜3
回以上の検出回数を確保することが望ましい。このた
め、モータ制御可能領域は、図3より、約6000rpm
以下である。PWM周期を短くすれば、検出回数を増す
ことができるが、インバータモジュールの周波数特性の
制約及びコスト低減の観点からこの方法は、必ずしも最
良の方法ではないと考える。
As can be seen from FIG. 3, the number of times the terminal voltage is detected decreases significantly as the motor speed increases. In a real control system,
2 to 3 because the time required to calculate the commutation time is required
It is desirable to secure the number of detections more than once. Therefore, the motor controllable range is about 6000 rpm from Fig. 3.
It is as follows. Although the number of times of detection can be increased by shortening the PWM cycle, this method is not necessarily the best method from the viewpoint of the frequency characteristics of the inverter module and the cost reduction.

【0032】本実施例においては、PWM周期を短くす
ることなく、1つの端子電圧の検出値より、高速回転域
まで良質な制御を行うものである。
In this embodiment, high-quality control is performed from the detected value of one terminal voltage to the high speed rotation range without shortening the PWM cycle.

【0033】誘起電圧V0 は、モータの原理から、モー
タ回転数Nに比例し、誘起電圧定数Ke を用いて(数
6)で表される。
Induced voltage V0 Is proportional to the motor rotation speed N from the principle of the motor, and the induced voltage constant Ke Is expressed by (Equation 6).

【0034】 V0=Ke・N …(数6) 端子電圧の大きさが、誘起電圧に比例することから、あ
る単位時間当たりの電圧の変化量もモータ回転数に比例
し、端子電圧の時間に対する変化率は、次の(数7)で
近似される。
V0 = KeN (Equation 6) Since the magnitude of the terminal voltage is proportional to the induced voltage, the amount of change in the voltage per unit time is also proportional to the motor rotation speed, and the terminal voltage with respect to time is changed. The rate of change is approximated by the following (Equation 7).

【0035】 Δv/Δt=α・N …(数7) この時のαは、モータ回転数に対する端子電圧の変化率
を表すモータ固有の定数を表す。実際、図4は、モータ
駆動時に、PWM周期に同期して端子電圧を検出し、そ
の電圧の変化量を単位時間当たりの電圧変化量に変換し
たものであり、その変化量は、モータ回転数に依存して
いる。このため、転流時刻よりモータ回転数を演算する
と共に、1通流期間内に2点の電圧値が検出できる場合
には、モータ回転数に対する端子電圧の変化量を算出
し、端子電圧の検出回数が減少した場合には、モータ回
転数に応じた端子電圧の変化率を外挿補間することによ
り、1通流期間内に2点の端子電圧を検出することな
く、端子電圧の変化量を算出できる。つまり、図4上の
2点からそれ以外の部分を1次関数で近似し、外挿補間
し、端子電圧の時間に対する変化率を算出することによ
り、端子電圧の検出回数が多い場合と同様に、リアルタ
イムで次回転流時刻を決定することができる。
Δv / Δt = α · N (Equation 7) At this time, α represents a constant peculiar to the motor, which represents the rate of change of the terminal voltage with respect to the motor rotation speed. Actually, FIG. 4 is a diagram in which the terminal voltage is detected in synchronization with the PWM cycle at the time of driving the motor, and the amount of change in the voltage is converted into the amount of change in voltage per unit time. Depends on. Therefore, the motor rotation speed is calculated from the commutation time, and when the voltage values at two points can be detected within one flow period, the terminal voltage change amount with respect to the motor rotation speed is calculated to detect the terminal voltage. When the number of times is decreased, the rate of change of the terminal voltage is detected by extrapolating the rate of change of the terminal voltage according to the number of motor revolutions without detecting the terminal voltages at two points in one conduction period. Can be calculated. In other words, by approximating the other parts from the two points in FIG. 4 with a linear function and extrapolating and interpolating to calculate the rate of change of the terminal voltage with respect to time, as in the case where the number of detections of the terminal voltage is large. , The next rotating flow time can be determined in real time.

【0036】また、検出回数が多い場合には、モータ駆
動時の端子電圧の時間に対する変化量を端子電圧の検出
値から演算・記憶し、学習できるため、モータが変わっ
てもモータ定数等をあらかじめ入力設定することなく、
同様の制御を実現できる。さらに、誘起電圧情報は、ロ
ータの回転数及び磁極位置に依存するため、本発明の一
実施例は、前述の補正により、モータに回転脈動が生じ
た場合においても、この回転脈動によって誘起電圧も変
化するので常に適正な転流時刻を決定することができ
る。これによって、回転数に応じた時間に対する端子電
圧の変化率を基に、精度良く転流時刻を決定することが
でき、低回転域から高回転域まで、良質なモータ制御が
実現できる。
When the number of detections is large, the amount of change in the terminal voltage during motor driving with time can be calculated, stored and learned from the detected value of the terminal voltage. Without setting input
Similar control can be realized. Further, since the induced voltage information depends on the rotation speed and the magnetic pole position of the rotor, the embodiment of the present invention can correct the induced voltage due to the rotation pulsation even if the rotation pulsation occurs in the motor by the above correction. Since it changes, an appropriate commutation time can always be determined. As a result, the commutation time can be accurately determined based on the rate of change of the terminal voltage with respect to the time corresponding to the rotation speed, and good motor control can be realized from the low rotation range to the high rotation range.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
端子電圧の検出回数が減少しても、1点の端子電圧を検
出することによって、端子電圧の時間に対する変化率か
ら、ロータ位置を安定性良く推定することを可能とし、
低回転域から高回転域まで精度良くモータ制御ができ
る。
As described above, according to the present invention,
Even if the number of times the terminal voltage is detected decreases, by detecting the terminal voltage at one point, it is possible to stably estimate the rotor position from the rate of change of the terminal voltage with time.
The motor can be controlled accurately from the low speed range to the high speed range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による駆動方法が適用されるブラシレス
直流モータのシステム構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a brushless DC motor to which a driving method according to the present invention is applied.

【図2】モータに対して理想的な転流時刻で通流が制御
され、モータが一定速度で回転している状態におけるモ
ータの誘起電圧,検出端子電圧,処理電圧の波形を模式
化して示す図である。
FIG. 2 schematically shows waveforms of a motor induced voltage, a detection terminal voltage, and a processing voltage in a state in which a commutation is controlled at an ideal commutation time with respect to a motor and the motor is rotating at a constant speed. It is a figure.

【図3】1通流期間内において、モータ回転数に対する
端子電圧の検出可能な回数を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the number of times the terminal voltage can be detected with respect to the motor rotation speed within one flow period.

【図4】モータ回転数に対して、単位時間当たりの端子
電圧の変化量を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change amount of a terminal voltage per unit time with respect to a motor rotation speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直流電源、2…インバータ回路、3…セレクタ、4
…A/D変換器、5…制御部、6…ドライバ回路部、7
…ステータ、8…ロータ、9…負荷、tp1,e(tp1),
tp2,e(tp2)…最適な転流時刻とその時の電圧値、T
s …誘起電圧情報期間、emax …誘起電圧の上に凸な変
曲点電圧、emin …誘起電圧の下に凸な変曲点電圧、t
1,t2,tn,t(n-m)…サンプリング時刻、e(t1),
e(t2),e(tn),e(t(n-m))…サンプリング電圧、
Δv…電圧変化量、Δt…時間変化量、tn …計算処理
に入った時刻、tbm…計算処理に入った時刻から次回転
流決定時刻までの基準時間。
1 ... DC power supply, 2 ... inverter circuit, 3 ... selector, 4
... A / D converter, 5 ... control unit, 6 ... driver circuit unit, 7
... stator, 8 ... rotor, 9 ... load, tp1, e (tp1),
tp2, e (tp2) ... Optimal commutation time and voltage value at that time, T
s … Induced voltage information period, emax … Inflection point voltage convex above induced voltage, emin ... an inflection point voltage that is convex below the induced voltage, t
1, t2, tn, t (nm) ... Sampling time, e (t1),
e (t2), e (tn), e (t (nm)) ... Sampling voltage,
Δv ... voltage change amount, Δt ... time change amount, tn The time when the calculation process is started, tbm ... The reference time from the time when the calculation process is started to the next rotational flow determination time.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 覚 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 田原 和雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoru Hirose 5-20-1 Kamimizumoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Incorporated company Hitachi Ltd. Semiconductor Division (72) Inventor Kazuo Tahara 7, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki No. 1 in Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】永久磁石と電機子巻線とを有し、電機子巻
線の各相の一端部が共通接続されて構成されるブラシレ
ス直流モータの無通電相の端子電圧を検出し、検出され
た端子電圧の時間に対する変化率に基づいて転流時刻を
決定するブラシレス直流モータの駆動方法において、モ
ータ回転数に応じた前記変化率を算出し、算出した前記
変化率に基づいて転流時刻を決定することを特徴とする
ブラシレス直流モータの駆動方法。
1. A terminal voltage of a non-energized phase of a brushless DC motor having a permanent magnet and an armature winding, and one end of each phase of the armature winding being commonly connected is detected and detected. In a method of driving a brushless DC motor, which determines the commutation time based on the rate of change of the terminal voltage with respect to time, the rate of change corresponding to the motor rotation speed is calculated, and the commutation time is calculated based on the calculated rate of change. A method for driving a brushless DC motor, characterized in that
【請求項2】前記ブラシレス直流モータの駆動がインバ
ータ回路を用いて行われることを特徴とする請求項1記
載のブラシレス直流モータの駆動方法。
2. The method for driving a brushless DC motor according to claim 1, wherein the brushless DC motor is driven by using an inverter circuit.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002165481A (en) * 2000-11-24 2002-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor driver
WO2003036787A1 (en) * 2001-10-25 2003-05-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Commutation of sensorless direct-current motors
US6879129B2 (en) 2001-03-29 2005-04-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brushless motor control method and controller
EP1691478A2 (en) * 2005-02-11 2006-08-16 ABB Oy Method and arrangement in connection with frequency converter
JP2006238614A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Namiki Precision Jewel Co Ltd Motor drive and electronic apparatus
JP2006304449A (en) * 2005-04-19 2006-11-02 Sanden Corp Drive method of brushless motor
US11437941B2 (en) 2020-03-18 2022-09-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Motor control device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002165481A (en) * 2000-11-24 2002-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor driver
US6879129B2 (en) 2001-03-29 2005-04-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Brushless motor control method and controller
WO2003036787A1 (en) * 2001-10-25 2003-05-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Commutation of sensorless direct-current motors
EP1691478A2 (en) * 2005-02-11 2006-08-16 ABB Oy Method and arrangement in connection with frequency converter
EP1691478A3 (en) * 2005-02-11 2007-02-07 ABB Oy Method and arrangement in connection with frequency converter
US7352220B2 (en) 2005-02-11 2008-04-01 Abb Oy Measuring average of phase voltage of a frequency converter based on an idealized waveform
JP2006238614A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Namiki Precision Jewel Co Ltd Motor drive and electronic apparatus
JP2006304449A (en) * 2005-04-19 2006-11-02 Sanden Corp Drive method of brushless motor
JP4612458B2 (en) * 2005-04-19 2011-01-12 サンデン株式会社 Driving method of brushless motor
US11437941B2 (en) 2020-03-18 2022-09-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Motor control device

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