JPH09215377A - Controller of sensorless motor - Google Patents

Controller of sensorless motor

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Publication number
JPH09215377A
JPH09215377A JP8023608A JP2360896A JPH09215377A JP H09215377 A JPH09215377 A JP H09215377A JP 8023608 A JP8023608 A JP 8023608A JP 2360896 A JP2360896 A JP 2360896A JP H09215377 A JPH09215377 A JP H09215377A
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JP
Japan
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phase
rotor
excitation
coil
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8023608A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Tamaki
悟史 玉木
Yasuhiro Kondo
康宏 近藤
Yasufumi Ichiumi
康文 一海
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the control of the synchronous operation and the smooth rotation of a rotor although the manufacturing cost is low. SOLUTION: A sensorless motor has 3-phase Y-connection motor coils and a rotor with permanent magnets. A voltage induced in the motor coil of one phase by the rotation of the rotor is detected repeatedly in the off-periods of an excitation current and the detected induced voltages are divided into positive voltages and negative voltages with a neutral potential as a zero voltage and integrated and it is judged by the integral value whether the phase of the rotor is advanced or delayed and the excitation timing of the motor coil is adjusted in accordance with the advance and delay of the rotor phase to perform the synchronous rotation of the rotor.

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モータな
どにおいて、ロータの回転位置を検出するための特別の
センサを必要としないセンサレスモータにおける制御装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a controller for a sensorless motor such as a brushless motor that does not require a special sensor for detecting the rotational position of a rotor.

【0002】[0002]

【従来の技術】3相Y結線のモータコイルと永久磁石付
きのロータとを備えたモータの制御は、モータの同期運
転のために、ロータの回転位置を検出するためのエンコ
ーダ、ホールセンサなどの特別のセンサを備えているこ
とが一般である。
2. Description of the Related Art A motor having a three-phase Y-connection motor coil and a rotor with a permanent magnet is controlled by an encoder, a hall sensor or the like for detecting the rotational position of the rotor for synchronous operation of the motor. It is generally equipped with a special sensor.

【0003】又各モータコイルには、U→V相、W→V
相、W相→U相、V→U相、V→W相、U→W相と2相
間のコイルに順次通電する2相励磁が行なわれている。
この2相励磁によると、各コイルに流れる励磁電流の波
形が矩形波となり、ロータのスムースな回転を得ること
が困難である。そこで、各コイルに流れる励磁電流の波
形を正弦波に近付けるため、パルス幅変調制御(PWM
制御)などが実施されている。
Further, each motor coil has a U → V phase and a W → V phase.
Two-phase excitation is performed by sequentially energizing the coils between the two phases: phase, W phase → U phase, V → U phase, V → W phase, U → W phase.
According to this two-phase excitation, the waveform of the exciting current flowing through each coil becomes a rectangular wave, and it is difficult to obtain a smooth rotation of the rotor. Therefore, in order to make the waveform of the exciting current flowing through each coil close to a sine wave, pulse width modulation control (PWM
Control) is implemented.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来技術
では、エンコーダなどの特別のセンサが必要であり、又
各コイルに流れる励磁電流の波形を正弦波に近付けるた
めにPWM制御などの複雑な制御が必要となり、コスト
高を招くという問題があった。
However, in the above-mentioned prior art, a special sensor such as an encoder is required, and complicated control such as PWM control is required to bring the waveform of the exciting current flowing through each coil close to a sine wave. However, there is a problem that the cost is increased.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願の第1発明は、3相
Y結線のモータコイルと永久磁石付きのロータとを備え
たセンサレスモータの制御装置において、ある相のモー
タコイルにロータの回転によって生じる誘起電圧を、励
磁電流がOFFの期間中繰返し検出し、検出された誘起
電圧を中性点電位を零として正負分離して積分し、その
積分値によりロータの位相進み、遅れを判断し、ロータ
の位相進み、遅れに応じて、モータコイルの励磁タイミ
ングを調整して、ロータの同期回転を行なうように構成
したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, in a controller for a sensorless motor including a three-phase Y-connected motor coil and a rotor with a permanent magnet, the motor coil of a certain phase is rotated by the rotation of the rotor. The generated induced voltage is repeatedly detected while the exciting current is OFF, the detected induced voltage is separated into positive and negative with the neutral point potential being zero, and integrated, and the phase advance and delay of the rotor are determined by the integrated value, It is characterized in that the excitation timing of the motor coil is adjusted according to the phase lead and lag of the rotor to perform the synchronous rotation of the rotor.

【0006】この第1発明によれば、ロータの回転によ
って生ずる誘起電圧を、励磁電流の影響を受けずして、
ある相のモータコイルから検出でき、これに基づきモー
タの同期運転制御を実施できるので、従来の技術のよう
にエンコーダなどの特別のセンサが不要となる。しかも
誘起電圧を中性点電位を零として正負分離して積分し、
その積分値によりロータの位相進み、遅れを判断してい
るので、他の相のモータコイルに流れる励磁電流などに
よるノイズの影響を軽減でき、その判断を正確なものと
することができる。
According to the first aspect of the present invention, the induced voltage generated by the rotation of the rotor is not affected by the exciting current,
Since it can be detected from the motor coil of a certain phase and the synchronous operation control of the motor can be carried out based on this, a special sensor such as an encoder is not required unlike the prior art. Moreover, the induced voltage is positive / negative separated and integrated with the neutral point potential as zero,
Since the phase advance or delay of the rotor is determined based on the integrated value, the influence of noise due to the exciting current flowing through the motor coils of other phases can be reduced, and the determination can be made accurate.

【0007】本願の第2発明は、上記第1発明の構成に
加え、積分値がロータの位相進み、遅れの程度を示すも
のであって、その積分値に応じて励磁タイミングの調整
量を決定するように構成したことを特徴とする。
In addition to the structure of the first invention, a second invention of the present application is such that the integrated value indicates the degree of advance or delay of the phase of the rotor, and the adjustment amount of the excitation timing is determined according to the integrated value. It is characterized in that it is configured to.

【0008】この第2発明によれば、前記積分値からロ
ータの位相進み、遅れの程度まで判断できるので、より
迅速かつ適切にモータコイルの励磁タイミングの調整を
行うことができ、スムースなモータの同期運転制御が可
能となる。
According to the second aspect of the present invention, since it is possible to judge the degree of phase advance and delay of the rotor from the integrated value, the excitation timing of the motor coil can be adjusted more quickly and appropriately, and a smooth motor can be obtained. Synchronous operation control becomes possible.

【0009】本願の第3発明は、上記第1発明又は第2
発明の構成に加え、モータコイルの励磁を、2相間通電
と3相間通電を交互に繰返し、各相のモータコイルに流
れる励磁電流が半周期毎に150°ON、30°OFF
となる2−3相励磁により行なうように構成したことを
特徴とする。
A third invention of the present application is the first invention or the second invention.
In addition to the structure of the invention, the excitation of the motor coil is alternately repeated between the two-phase energization and the three-phase energization, and the exciting current flowing in the motor coil of each phase is turned on by 150 ° and turned off by 30 ° every half cycle.
It is characterized in that it is configured to be performed by 2-3 phase excitation.

【0010】この第3発明によれば、特別のセンサが不
要でありながら、円滑にモータの同期運転を行うことが
できると共に、2−3相励磁により、各コイルに流れる
励磁電流の波形を疑似正弦波とすることができてロータ
のスムースな回転を可能とすることができるので、従来
の技術のように各コイルに流れる励磁電流の波形を正弦
波に近付けるための複雑な制御が不要となる。
According to the third aspect of the present invention, the synchronous operation of the motors can be smoothly performed without requiring any special sensor, and the waveform of the exciting current flowing through each coil is simulated by the 2-3 phase excitation. Since it can be a sine wave and the rotor can be smoothly rotated, complicated control for bringing the waveform of the exciting current flowing through each coil close to a sine wave is not required unlike the conventional technology. .

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態であ
るブラシレスモータの駆動制御装置を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a brushless motor drive controller according to an embodiment of the present invention.

【0012】上記ブラシレスモータ3は、N、S2極に
着磁された永久磁石を備えたロータと、3相Y結線のモ
ータコイルを備えたステータとを有し、所定タイミング
でモータコイルを励磁してステータに回転磁界を発生さ
せることにより、ロータを回転させるように構成されて
いる。
The brushless motor 3 has a rotor having permanent magnets magnetized to N and S2 poles and a stator having a motor coil of three-phase Y connection, and excites the motor coil at a predetermined timing. By generating a rotating magnetic field in the stator, the rotor is rotated.

【0013】図1に1で示すマイクロプロセッサは、各
コイルの励磁タイミングの決定、これに基づくコイルの
励磁タイミング信号P1〜P6の出力、誘起電圧から得
られるロータの位相情報Paの取込み、速度制御のため
のパルス幅変調制御(PWM制御)、これに基づくPW
M信号P13の出力、誘起電圧の検出タイミングを指令
する検出タイミング信号P10の出力を行ない、又速度
指示情報P14が入力されるように構成されている。
The microprocessor indicated by 1 in FIG. 1 determines the excitation timing of each coil, outputs the excitation timing signals P1 to P6 of the coil based on the determination, fetches the phase information Pa of the rotor obtained from the induced voltage, and controls the speed. Width modulation control (PWM control) for PW, PW based on this
The output of the M signal P13, the detection timing signal P10 for instructing the detection timing of the induced voltage are output, and the speed instruction information P14 is input.

【0014】図1に2で示すモータドライバは、6個の
スイッチング素子を備え、これらが励磁タイミング信号
P1〜P6によってON、OFFされることにより、各
コイルを所定タイミングで通電励磁して、ステータに所
定の回転磁界を発生させるためのものである。各コイル
の励磁は、以下に説明する2−3相励磁によって行なわ
れる。
A motor driver shown by 2 in FIG. 1 is provided with six switching elements, which are turned on and off by excitation timing signals P1 to P6 to energize and energize each coil at a predetermined timing, and the stator. For generating a predetermined rotating magnetic field. Excitation of each coil is performed by 2-3 phase excitation described below.

【0015】すなわち1周期360度を30度毎の12
ステップ(1) 〜(12)に分割し、各ステップ(1) 〜(12)に
おけるU相、V相、W相のコイルに対する通電タイミン
グを図2及び図3に示すように行い、2相間通電と3相
間通電とが交互に行なわれるようにしている。
That is, one cycle of 360 degrees is divided into 12 of 30 degrees.
Divide into steps (1) to (12), and perform the energization timing for the U-phase, V-phase, and W-phase coils in each step (1) to (12) as shown in FIG. 2 and FIG. And energization for three phases are performed alternately.

【0016】ステップ(1) では、信号P1(UH)及び
信号P5(VL)がONで、U相とV相の2相間に電流
が流れ、中性点Oを零電位とし、各コイルの最大電流値
を100%、−100%としたとき、U相、V相、W相
の各コイルに流れる電流値は夫々、75%、−75%、
0%となる。
In step (1), the signal P1 (UH) and the signal P5 (VL) are ON, a current flows between the U phase and V phase, the neutral point O is set to zero potential, and the maximum of each coil is set. When the current values are 100% and -100%, the current values flowing in the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil are 75% and -75%, respectively.
0%.

【0017】ステップ(2) では、信号P1(UH)、信
号P3(WH)及び信号P5(VL)がONで、U相と
V相の2相間及びW相とV相の2相間、すなわちU相、
V相、W相の3相間に電流が流れ、そのU相、V相、W
相の各コイルに流れる電流値は夫々、50%、−100
%、50%となる。
In step (2), the signals P1 (UH), P3 (WH) and P5 (VL) are ON and the two phases of the U phase and the V phase and the two phases of the W phase and the V phase, that is, U phase,
A current flows between the V phase and W phase, and the U phase, V phase, W
The current values flowing in each phase coil are 50% and -100, respectively.
%, 50%.

【0018】ステップ(3) 〜(12)においても、図2及び
図3に示すように各信号P1〜P6のON、OFFのタ
イミングをとることにより、図4に示すような疑似正弦
波の電流特性を有し、その励磁時間が半周期毎に150
度ON、30度OFFとなるように、各相のコイルに電
流が流れ、各相のコイルは励磁される(図2、図4では
説明を簡単にするため後述のPWM制御については、こ
れを無視したものを示している。)。
Also in steps (3) to (12), the ON / OFF timings of the signals P1 to P6 are set as shown in FIGS. 2 and 3, so that the pseudo sine wave current as shown in FIG. 4 is generated. It has a characteristic and its excitation time is 150 every half cycle.
A current flows through the coils of each phase so that the coils are turned on and off by 30 degrees, and the coils of each phase are excited (for PWM control, which will be described later in FIGS. 2 and 4, for simplicity of explanation, this will be changed). Shows what is ignored.).

【0019】マイクロプロセッサ1は、速度指示情報P
14に基づく速度制御を行うためにPWM制御を行なえ
るように構成されている。すなわち、各コイルにパルス
電流を供給し、その供給される電流量を、図5に示すパ
ルス幅aの全幅bに対するデューティ比を変化させるこ
とにより制御して、ロータの回転速度を速度指示値に一
致させうるように制御している。このためのタイミング
をとるPWM信号P13がマイクロプロセッサ1からA
NDゲート回路9に出力される。このANDゲート回路
9は、3つのANDゲートを有し、夫々に前記PWM信
号P13が入力されると共に、各別に励磁タイミング信
号P1、P2、P3が入力される。この結果ANDゲー
ト回路9からは、PWM制御された励磁タイミング信号
P1、P2、P3が出力される。図6の(a)はPWM
信号P13、(b)はANDゲート回路9への入力前の
励磁タイミング信号P1、(c)はANDゲート回路9
からの出力後の励磁タイミング信号P1を夫々示してい
る。
The microprocessor 1 uses the speed instruction information P
PWM control can be performed in order to perform speed control based on 14. That is, a pulse current is supplied to each coil, and the amount of the supplied current is controlled by changing the duty ratio of the pulse width a with respect to the entire width b shown in FIG. 5 to set the rotation speed of the rotor to the speed instruction value. It is controlled so that they can match. The PWM signal P13 for timing for this is sent from the microprocessor 1 to A
It is output to the ND gate circuit 9. The AND gate circuit 9 has three AND gates, and the PWM signal P13 is input to each of them, and the excitation timing signals P1, P2, and P3 are input to each of them. As a result, the AND gate circuit 9 outputs PWM-controlled excitation timing signals P1, P2, and P3. FIG. 6A shows PWM
Signals P13, (b) are excitation timing signals P1 before input to the AND gate circuit 9, and signals (c) are AND gate circuit 9
The excitation timing signal P1 after the output from each is shown.

【0020】なお励磁タイミング信号P4、P5、P6
は、直接モータドライバ2の対応するスイッチング素子
に入力されるが、励磁タイミング信号P1、P2、P3
の影響を受けて、各コイルに流れる電流は、PWM制御
された電流となる。
Excitation timing signals P4, P5, P6
Is directly input to the corresponding switching element of the motor driver 2, but the excitation timing signals P1, P2, P3
Under the influence of, the current flowing through each coil becomes a PWM-controlled current.

【0021】図1に31で示す誘起電圧検出回路は、W
相のコイルの誘起電圧eを検出するものである。この誘
起電圧回路31は、特定のタイミングで繰返し前記誘起
電圧eを測定するサンプリングホールド回路7、この測
定された誘起電圧eを8ビットディジタルデータに変換
するA/D変換回路5を有している。
The induced voltage detection circuit indicated by 31 in FIG.
The induced voltage e of the phase coil is detected. The induced voltage circuit 31 includes a sampling hold circuit 7 that repeatedly measures the induced voltage e at a specific timing, and an A / D conversion circuit 5 that converts the measured induced voltage e into 8-bit digital data. .

【0022】前記W相のコイルの誘起電圧eは、永久磁
石を備えたロータの回転に伴って、ほぼ図7に破線で示
すように誘起される。一方W相のコイルに流れる電流値
は、図4に示すとおりであって、これを図7に実線で再
度示している。なお、このことは前記誘起電圧eを考慮
して、W相のコイルの励磁タイミングを図7に実線で示
すように決定していることを意味する。
The induced voltage e of the W-phase coil is induced as shown by the broken line in FIG. 7 as the rotor equipped with the permanent magnet rotates. On the other hand, the value of the current flowing through the W-phase coil is as shown in FIG. 4, which is shown again by the solid line in FIG. This means that the excitation timing of the W-phase coil is determined as shown by the solid line in FIG. 7 in consideration of the induced voltage e.

【0023】図7に示すように、W相のコイルに流れる
電流は、ステップ(1) と(7) において零となり、W相の
コイルに流れる電流が零のとき、具体的にはステップ
(1) の期間中前記誘起電圧eを繰返し測定するように、
前記検出タイミング信号P10の出力タイミングを決定
している。この検出タイミング信号P10の出力は、ス
テップ(1) の期間中に等間隔で多数回出力されるもので
あれば良いのであるが、具体的にはPWM制御に用いら
れる各パルス生成タイミングを利用することが合理的で
ある。
As shown in FIG. 7, the current flowing through the W-phase coil becomes zero in steps (1) and (7). When the current flowing through the W-phase coil is zero, specifically, the step
Repeatedly measuring the induced voltage e during the period (1),
The output timing of the detection timing signal P10 is determined. It suffices that the detection timing signal P10 be output many times at equal intervals during the period of step (1). Specifically, each pulse generation timing used for PWM control is used. Is rational.

【0024】ステップ(1) の期間中において、ロータの
移相が正常な場合には図8の(a)に示すように、誘起
電圧eが中性点電位、すなわち零となるゼロクロスポイ
ントが、ステップ(1) の真中の時点である基準ポイント
Sと一致する。他方、ロータの移相が進んでいる場合に
は、図8の(b)に示すような状態となり、遅れている
場合には図8の(c)に示すような状態となる。
During the step (1), when the phase shift of the rotor is normal, as shown in FIG. 8A, the zero cross point at which the induced voltage e becomes the neutral point potential, that is, zero, It coincides with the reference point S which is the middle point of step (1). On the other hand, when the phase shift of the rotor is advanced, the state becomes as shown in FIG. 8B, and when it is delayed, the state becomes as shown in FIG. 8C.

【0025】前記サンプリングホールド回路7において
測定された誘起電圧eは、A/D変換回路5で、正負が
付き、その電圧量を示すディジタルデータに変換され、
ロータの位相情報Paとして、逐次マイクロプロセッサ
1に入力される。マイクロプロセッサ1は、ステップ
(1) の期間中に測定された前記位相情報Paを、中性点
電位を零として正負分離して積分する。図8の(a)に
示す場合の積分値はマイナス側の積分値とプラス側の積
分値とが等しいので、全体の積分値は零となり、この結
果ロータの位相のズレが零と判断される。図8の(b)
に示す場合の積分値はプラス側の積分値がマイナス側の
積分値より大であるので、全体の積分値はプラスとな
り、ロータの位相が進んでいると判断され、しかもその
積分値により、どの程度ロータの移相が進んでいるかも
併せて認知される。他方、図8の(c)に示す場合の積
分値はマイナス側の積分値がプラス側の積分値より大で
あるので、全体の積分値はマイナスとなり、ロータの位
相が遅れていると判断され、しかもその積分値により、
どの程度ロータの移相が遅れているかも併せて認知され
る。
The induced voltage e measured by the sampling and holding circuit 7 is converted into digital data showing the amount of the voltage by the A / D conversion circuit 5 with positive and negative signs.
The phase information Pa of the rotor is sequentially input to the microprocessor 1. Microprocessor 1 step
The phase information Pa measured during the period of (1) is separated into positive and negative with the neutral point potential being zero and integrated. In the integrated value in the case shown in FIG. 8A, the integrated value on the minus side and the integrated value on the plus side are equal, so the overall integrated value is zero, and as a result, the phase shift of the rotor is determined to be zero. . FIG. 8B
In the case shown in, the integrated value on the plus side is larger than the integrated value on the minus side, so the overall integrated value is positive, and it is determined that the rotor phase is advanced. It is also recognized that the phase shift of the rotor is progressing. On the other hand, in the case of the integrated value shown in FIG. 8C, the integrated value on the minus side is larger than the integrated value on the plus side, so the overall integrated value becomes negative, and it is determined that the rotor phase is delayed. , And its integrated value
The degree to which the phase shift of the rotor is delayed is also recognized.

【0026】マイクロプロセッサ1は、前記積分値を認
知することにより、モータコイルの励磁タイミングを調
整する。具体的には全体の積分値がプラスの場合をその
プラス量に従って、小さなものから大きなものに向けて
1 、X2 、X3 、X4 と4段階に分け、マイナスの場
合もそのマイナス量の絶対値に従って、小さなものから
大きなものに向けて、−X1 、−X2 、−X3 、−X4
と4段階に分け、励磁タイミングP1 〜P6 の出力タイ
ミングを次のように決定する。
The microprocessor 1 recognizes the integrated value to adjust the excitation timing of the motor coil. According to the positive amount of specifically when the total integrated value of the positive, toward the small ones to large ones and X 1, X 2, X 3 , X 4 divided into four stages, the negative amount if the negative of the absolute value, toward the small ones to large ones, -X 1, -X 2, -X 3, -X 4
And the output timing of the excitation timings P 1 to P 6 is determined as follows.

【0027】 〜X4 励磁タイミングを最大限遅らせる。~ X 4 The excitation timing is delayed as much as possible.

【0028】 X4 〜X3 励磁タイミングをその次に遅らせ
る。
The X 4 to X 3 excitation timing is delayed next.

【0029】 X3 〜X2 励磁タイミングを更に遅らせる。The X 3 to X 2 excitation timing is further delayed.

【0030】 X2 〜X1 励磁タイミングを最小限遅らせる。 X1 〜−X1 励磁タイミング変更なし。X 2 to X 1 Excitation timing is delayed to a minimum. X 1 ~-X 1 excitation timing without change.

【0031】 −X1 〜−X2 励磁タイミングを最小限進める。-X 1 to -X 2 Advance the excitation timing to the minimum.

【0032】 −X2 〜−X3 励磁タイミングをその次に進め
る。
-X 2 to -X 3 The excitation timing is advanced to the next.

【0033】 −X3 〜−X4 励磁タイミングを更に進める。-X 3 to -X 4 The excitation timing is further advanced.

【0034】 −X4 〜 励磁タイミングを最大限進める。-X 4 ~ Maximize the excitation timing.

【0035】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
The operation of this embodiment will be described below.

【0036】まずモータの停止状態から3相の各コイル
に強制的に通電を開始する。このときの通電方式はいわ
ゆる3相モータの全波駆動方式と呼ばれるもので、前記
デューティ比100%の電流が各コイルに与えられる。
従って、PWM信号P13は、デューティ比100%の
信号となる。なお、各コイルの励磁は2−3相励磁によ
って行なわれる。又このときロータはこの励磁に対応し
てオープンループ制御によって同期回転する。
First, the energization of the coils of the three phases is forcibly started from the stopped state of the motor. The energization method at this time is a so-called full-wave drive method for a three-phase motor, and a current having a duty ratio of 100% is applied to each coil.
Therefore, the PWM signal P13 becomes a signal with a duty ratio of 100%. The excitation of each coil is performed by 2-3 phase excitation. At this time, the rotor rotates synchronously by open loop control in response to this excitation.

【0037】始動時には、各ステップ(1) 〜(12)のステ
ップ時間はモータが起動するのに十分な時間をとり、徐
々にそのステップ時間を短かくしていくことによりロー
タの回転速度を上げていく、いわゆるスローアップ駆動
を行う。そして、このロータの回転速度が十分な速度に
なると、前記誘起電圧検出回路31を利用した制御が可
能となる。なおロータの回転速度は前記励磁タイミング
信号P1〜P6のタイミングから知ることができる。次
にモータの同期運転について説明する。ロータの回転速
度が十分な速度に達すると、通電方式を上記の全波駆動
方式から、PWM駆動方式に切換える。その際にマイク
ロプロセッサ1から出力されるPWM信号13のパルス
幅についてのデューティ比を50%に固定する(従っ
て、この場合のPWM制御は極めて単純である。)。
At the time of starting, the step time of each step (1) to (12) takes a sufficient time for the motor to start, and gradually shortens the step time to increase the rotation speed of the rotor. , So-called slow-up drive is performed. When the rotation speed of the rotor reaches a sufficient speed, control using the induced voltage detection circuit 31 becomes possible. The rotation speed of the rotor can be known from the timing of the excitation timing signals P1 to P6. Next, the synchronous operation of the motors will be described. When the rotation speed of the rotor reaches a sufficient speed, the energization method is switched from the full-wave driving method to the PWM driving method. At that time, the duty ratio of the pulse width of the PWM signal 13 output from the microprocessor 1 is fixed to 50% (therefore, the PWM control in this case is extremely simple).

【0038】マイクロプロセッサ1から図2で示す励磁
タイミング信号P1〜P6の出力による2−3相励磁に
より、図4で示す電流が各コイルに与えられてステータ
に回転磁界が発生し、この回転磁界に同期するようにロ
ータは回転する。その際のロータの回転位相がどの程度
進んでいるか、どの程度遅れているか、あるいは正常な
状態であるかについては、既述のようにマイクロプロセ
ッサ1に入力される位相情報信号Paに基づいて知られ
る。そしてマイクロプロセッサ1はロータの回転位相が
進んでいる場合或いは遅れている場合には、既述のよう
にその程度に応じてロータの位相に同期するように、励
磁タイミング信号P1〜P6の出力タイミングを出力す
る。このように励磁タイミングを補正することにより、
モータの同期運転を迅速に実施することができる。
By the 2-3 phase excitation by the output of the excitation timing signals P1 to P6 shown in FIG. 2 from the microprocessor 1, the current shown in FIG. 4 is given to each coil and the rotating magnetic field is generated in the stator. The rotor rotates in synchronism with. At this time, how much the rotational phase of the rotor is advanced, how late it is, or whether it is in a normal state is known based on the phase information signal Pa input to the microprocessor 1 as described above. To be When the rotational phase of the rotor is advanced or delayed, the microprocessor 1 outputs the excitation timing signals P1 to P6 so as to synchronize with the phase of the rotor according to the degree as described above. Is output. By correcting the excitation timing in this way,
The synchronous operation of the motors can be carried out quickly.

【0039】次に指令された回転速度でロータを回転さ
せるための速度制御について説明する。
Next, speed control for rotating the rotor at the commanded rotation speed will be described.

【0040】ロータの回転速度は励磁タイミング信号P
1〜P6のタイミングから知ることができ、ロータの回
転位相が正常の範囲にあれば、それが、ロータの実際の
回転速度を表わしていると確認できる。マイクロプロセ
ッサ1は、速度指示情報P14から指定された回転速度
を知り、これとロータの現在の回転速度とを比較する。
そして現在の回転速度が指定された回転速度より小であ
る場合には、ロータの回転速度を高めるため、励磁タイ
ミング信号P1〜P6の出力タイミングを早めると共
に、PWM信号P13のパルス幅についてのデューティ
比を50%より高比率のものとし、各コイルに流す励磁
電流を大とする。他方、現在の回転速度が指定された回
転速度より大である場合には、ロータの回転速度を低く
するため、励磁タイミング信号P1〜P6の出力タイミ
ングを遅めると共に、PWM信号P13のパルス幅につ
いてのデューティ比を50%より低比率のものとし、各
コイルに流す励磁電流を小とする。このような制御をク
ローズドループで行なって、ロータの回転速度を指定さ
れた回転速度に一致させている。
The rotation speed of the rotor is the excitation timing signal P.
It can be known from the timings of 1 to P6, and if the rotation phase of the rotor is in the normal range, it can be confirmed that it represents the actual rotation speed of the rotor. The microprocessor 1 knows the specified rotation speed from the speed instruction information P14 and compares this with the current rotation speed of the rotor.
When the current rotation speed is lower than the specified rotation speed, the output timing of the excitation timing signals P1 to P6 is advanced and the duty ratio of the pulse width of the PWM signal P13 is increased in order to increase the rotation speed of the rotor. Is higher than 50%, and the exciting current flowing through each coil is large. On the other hand, when the current rotation speed is higher than the specified rotation speed, the rotation speed of the rotor is lowered, so that the output timing of the excitation timing signals P1 to P6 is delayed and the pulse width of the PWM signal P13 is increased. Is set to a duty ratio lower than 50%, and the exciting current flowing through each coil is small. Such control is performed in a closed loop to match the rotation speed of the rotor with the specified rotation speed.

【0041】本発明は上記実施の形態に示す外、種々の
態様に構成することができる。例えば上記実施の形態で
は、PWM制御方式によって速度制御を行なうように構
成されているが、これに限定されない。又上記実施の形
態ではステップ(1) の期間中に繰返し誘起電圧eを測定
しているが、これに加えてステップ(7) の期間中におい
ても誘起電圧eを繰返し測定するように構成できる。
The present invention can be constructed in various modes other than the above-mentioned embodiment. For example, in the above embodiment, the speed control is performed by the PWM control method, but the present invention is not limited to this. Further, in the above embodiment, the induced voltage e is repeatedly measured during the step (1), but in addition to this, the induced voltage e may be repeatedly measured during the step (7).

【0042】又上記実施の形態では、同期運転時にはP
WM信号13のパルス幅についてのデューティ比を50
%に固定しているが、この固定のデューティ比は50%
に限定されず、例えば60%、70%、80%等でもよ
い。そして、前記ディーティ比を固定して、2−3相励
磁を行うことにより、図4に示すように、0%、±50
%、±75%、±100%の段階的波高を有する疑似正
弦波が得られたが、これを0%、±50%、±87%、
±100%に相当する段階的波高を有しより正弦波に近
似する励磁電流が各コイルに供給されるように構成して
もよい。この場合には、PWM制御を活用し、図4のス
テップ(1) 、(3) 、(5) 、(7) 、(9) 、(11)における2
相間励磁の際のデューティ比を、ステップ(2) 、(4) 、
(6) 、(8) 、(10)、(12)における3相間励磁の際のデュ
ーティ比に比較し、87/75=116%となるように
すればよく、このようなPWM信号P13が出力される
ようにマイクロプロセッサ1の制御内容を変換するとい
う、比較的簡単な構成でより正弦波に近い励磁電流を各
コイルに通電することができるのである。
Further, in the above embodiment, the P
Set the duty ratio for the pulse width of the WM signal 13 to 50
It is fixed to%, but the fixed duty ratio is 50%.
However, it is not limited thereto, and may be, for example, 60%, 70%, 80% or the like. Then, by fixing the duty ratio and performing 2-3 phase excitation, as shown in FIG. 4, 0%, ± 50,
%, ± 75%, ± 100% stepwise wave heights were obtained, which were 0%, ± 50%, ± 87%,
An exciting current having a stepwise wave height corresponding to ± 100% and closer to a sine wave may be supplied to each coil. In this case, the PWM control is utilized, and the steps (1), (3), (5), (7), (9), and (11) in FIG.
Set the duty ratio for interphase excitation in steps (2), (4),
Compared to the duty ratio at the time of three-phase excitation in (6), (8), (10), and (12), 87/75 = 116% should be set, and such a PWM signal P13 is output. By exchanging the control contents of the microprocessor 1 as described above, an exciting current closer to a sine wave can be applied to each coil with a relatively simple configuration.

【0043】更に上記実施の形態では、2−3相励磁に
より各相のモータコイルを励磁しているが、本発明を2
相励磁によって図9に示す励磁タイミングで励磁タイミ
ング信号P1〜P6を出力し、図10に示すように各相
のコイルに励磁電流を与えるものに適用することができ
る。この場合には、1周期360度を60度毎の6ステ
ップ(1) 〜(6) に分割することができるが、例えばこの
内のステップ(1) において、W相のコイルの誘起電圧を
繰返し検出し、検出された誘起電圧を中性点電位を零と
して正負分離して積分し、その積分値によりロータの位
相進み、遅れを判断するように構成すればよい。なお図
10には各相のコイルに矩形波形の励磁電流を与えた場
合が示されているが、これら励磁電流をPWM制御によ
って正弦波に近似する波形のものとすることができる。
Further, in the above embodiment, the motor coils of each phase are excited by 2-3 phase excitation.
The present invention can be applied to the one that outputs the excitation timing signals P1 to P6 at the excitation timing shown in FIG. 9 by the phase excitation and applies the excitation current to the coils of each phase as shown in FIG. In this case, one cycle of 360 degrees can be divided into six steps (1) to (6) every 60 degrees. For example, in step (1) of these steps, the induced voltage of the W-phase coil is repeated. The detected induced voltage may be positively and negatively separated with the neutral point potential being zero, and integrated, and the phase advance or delay of the rotor may be determined based on the integrated value. Although FIG. 10 shows the case where a rectangular waveform of exciting current is applied to the coils of each phase, these exciting currents may have a waveform approximate to a sine wave by PWM control.

【0044】[0044]

【発明の効果】本願の第1発明によれば、ロータの回転
位置を検出するための特別のセンサが不要で低コストで
製作できるにもかかわらず、ノイズの悪影響を軽減して
ロータの回転位置を正確に検出でき、これに基きモータ
の同期運転を円滑に行なうことができる。
According to the first invention of the present application, although the special sensor for detecting the rotational position of the rotor is not required and can be manufactured at low cost, the adverse effect of noise is reduced and the rotational position of the rotor is reduced. Can be accurately detected, and based on this, the synchronous operation of the motors can be smoothly performed.

【0045】本願の第2発明によれば、上記第1発明の
効果に加え、ロータの位相進み、遅れの程度に応じて、
迅速かつ適切にモータの同期運転制御を行なうことがで
きる。
According to the second invention of the present application, in addition to the effect of the first invention, according to the degree of phase advance and delay of the rotor,
The synchronous operation control of the motor can be performed quickly and appropriately.

【0046】本願の第3発明によれば、上記第1発明又
は第2発明の効果に加え、複雑な制御を行なうことが不
要でありながら、各コイルに流れる励磁電流の波形を疑
似正弦波とすることができ、ロータのスムースな回転を
可能とすることができる。
According to the third invention of the present application, in addition to the effect of the first invention or the second invention, the waveform of the exciting current flowing through each coil is changed to a pseudo sine wave, though complicated control is not required. Therefore, the rotor can be smoothly rotated.

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

【図1】本発明の一実施の態様を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】2−3相励磁における各コイルへの励磁タイミ
ングを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an excitation timing of each coil in 2-3 phase excitation.

【図3】2−3相励磁における各コイルの励磁電流の流
れを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a flow of an exciting current of each coil in 2-3 phase excitation.

【図4】2−3相励磁における各コイルの励磁電流の波
形を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of an exciting current of each coil in 2-3 phase excitation.

【図5】PWM制御のパルス波形を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a pulse waveform of PWM control.

【図6】PWM制御の具体例を(a)、(b)、(c)
に示す図。
FIG. 6 is a concrete example of PWM control (a), (b), (c).
Fig.

【図7】W相のコイルの励磁電流と誘起電圧との波形を
示す図。
FIG. 7 is a diagram showing waveforms of an exciting current and an induced voltage of a W-phase coil.

【図8】誘起電圧とロータ位相の関係を(a)、
(b)、(c)に示す図。
FIG. 8 shows the relationship between the induced voltage and the rotor phase (a),
The figure shown to (b) and (c).

【図9】2相励磁における各コイルへの励磁タイミング
を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing the excitation timing of each coil in two-phase excitation.

【図10】2相励磁における各コイルの励磁電流の波形
を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a waveform of an exciting current of each coil in two-phase excitation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロプロセッサ 2 モータドライバ 3 モータ 31 誘起電圧検出回路 P1〜P6 励磁タイミング信号 P10 検出タイミング信号 P13 PWM信号 Pa 位相情報 e 誘起電圧 1 Microprocessor 2 Motor driver 3 Motor 31 Induced voltage detection circuit P1 to P6 Excitation timing signal P10 Detection timing signal P13 PWM signal Pa Phase information e Induced voltage

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3相Y結線のモータコイルと永久磁石付
きのロータとを備えたセンサレスモータの制御装置にお
いて、 ある相のモータコイルにロータの回転によって生じる誘
起電圧を、励磁電流がOFFの期間中繰返し検出し、 検出された誘起電圧を中性点電位を零として正負分離し
て積分し、その積分値によりロータの位相進み、遅れを
判断し、 ロータの位相進み、遅れに応じて、モータコイルの励磁
タイミングを調整してロータの同期回転を行なうように
構成したことを特徴とするセンサレスモータの制御装
置。
1. A controller for a sensorless motor comprising a three-phase Y-connected motor coil and a rotor with a permanent magnet, wherein a motor coil of a certain phase generates an induced voltage due to the rotation of the rotor while the exciting current is OFF. Medium-repetitive detection is performed, and the detected induced voltage is separated into positive and negative with the neutral point potential set to zero, and integrated.The integrated value is used to determine the phase advance / delay of the rotor. A controller for a sensorless motor, characterized in that the excitation timing of a coil is adjusted to perform synchronous rotation of a rotor.
【請求項2】 積分値がロータの位相進み、遅れの程度
を示すものであって、その積分値に応じて、励磁タイミ
ングの調整量を決定するように構成した請求項1記載の
センサレスモータの制御装置。
2. The sensorless motor according to claim 1, wherein the integrated value indicates the degree of advance or delay of the phase of the rotor, and the adjustment amount of the excitation timing is determined according to the integrated value. Control device.
【請求項3】 モータコイルの励磁を、2相間通電と3
相間通電を交互に繰返し、各相のモータコイルに流れる
励磁電流が半周期毎に150°ON、30°OFFとな
る2−3相励磁により行なうように構成した請求項1又
は2記載のセンサレスモータの制御装置。
3. Excitation of a motor coil is carried out by energizing between two phases and
3. The sensorless motor according to claim 1, wherein the phase-to-phase energization is alternately repeated to perform 2-3 phase excitation in which the exciting current flowing through the motor coil of each phase is turned on and turned off by 150 [deg.] Every 30 cycles. Control device.
JP8023608A 1996-02-09 1996-02-09 Controller of sensorless motor Pending JPH09215377A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008193811A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Denso Corp Controller for rotating machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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