TWI717281B

TWI717281B - 馬達控制裝置

Info

Publication number: TWI717281B
Application number: TW109117424A
Authority: TW
Inventors: 金森亮太; 東野慎
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-01-21
Also published as: JP6739683B1; JPWO2020245997A1; TW202046626A; WO2020245997A1

Abstract

本發明的馬達控制裝置(100)，係具備：激磁指令作成部(103)，係對具有複數個相之馬達(200)之任一個相的激磁位置進行激磁；及極性推定部(104)，係推定位置檢測器(201)的極性，該位置檢測器(201)係檢測馬達(200)之旋轉角度，極性推定部(104)係根據對馬達(200)之複數個激磁位置進行激磁時藉由位置檢測器(201)所檢測出的馬達(200)之旋轉方向的組合，抽出馬達(200)之二個磁極位置的候選，並根據對所抽出的二個磁極位置的候選之中的一者進行激磁時藉由位置檢測器(201)所檢測出的馬達(200)的旋轉角度，推定位置檢測器(201)的極性。

Description

馬達控制裝置

本發明係關於具有推定位置檢測器之極性之功能的馬達控制裝置。

馬達控制裝置係藉由位置檢測器檢測磁極位置，並藉著配合磁極位置使馬達的U相、V相、W相電壓改變而控制馬達。

為了從位置檢測器的資訊檢測出磁極位置以控制馬達，必須將位置檢測器的計數方向與馬達的相順予以配合。例如，為朝馬達的相順為U相、V相、W相的方向作動時，使位置檢測器配合計數增加方向等情形。

於專利文獻1揭示：對特定馬達的相進行激磁，使要激磁的位置改變並使馬達作動，依據此時的位置檢測器之計數的增減，自動設定位置檢測器之計數方向的馬達控制裝置。專利文獻1所揭示的馬達控制裝置，係在朝U相、V相、W相的順序進行激磁時，當位置檢測器之計數方向為增大的方向時，維持原本的方式，而當為減少的方向時，使計數值的極性反轉。 [先前技術文獻] [專利文獻]

(專利文獻1) 日本特開2011-130520號公報

（發明所欲解決的課題）

由於激磁開始時不知磁極位置，所以專利文獻1所揭示的馬達控制裝置存在有於激磁開始時馬達僅會作動激磁位置與磁極位置之差距的問題。因此，必須考量到使用有馬達的機器會於激磁開始時馬達以最大達磁極的旋轉角度180°的份量作動，而必須以不會產生碰撞等問題的方式構成機器。

本發明係鑒於上述的問題而完成者，目的在於獲得會降低於位置檢測器之極性推定時馬達之旋轉角度的馬達控制裝置。（用以解決課題的手段）

為了解決上述課題而完成目的，本發明的馬達控制裝置，係具備：激磁指令作成部，係對具有複數個相之馬達之任一個相的激磁位置進行激磁；及極性推定部，係推定位置檢測器的極性，該位置檢測器係檢測馬達的旋轉角度。極性推定部係根據對馬達之複數個激磁位置進行激磁時藉由位置檢測器所檢測出的馬達之旋轉方向的組合，抽出馬達之二個磁極位置的候選，並根據對所抽出的二個磁極位置的候選之中的一者進行激磁時藉由位置檢測器所檢測出的馬達的旋轉角度，推定位置檢測器的極性。（發明的效果）

本發明的馬達控制裝置，達致能夠降低於位置檢測器之極性推定時之馬達之旋轉角度的效果。

以下，根據圖面來詳細說明本發明之實施型態的馬達控制裝置。此外，並非以此實施型態來限定本發明者。

實施型態1 第1圖為本發明之實施型態1之馬達控制裝置的功能方塊圖。馬達控制裝置100具有：依據位置或速度偏差來作成轉矩指令的指令部101；配合指令部101所作成的轉矩指令而對馬達200輸出激磁指令的電流控制部102；當從指令部101接收到激磁開始要求時，取代電流控制部102而對馬達200輸出激磁指令的激磁指令作成部103；根據指令部101的指示，將電流控制部102或激磁指令作成部103之任一方的輸出傳送給馬達200的切換部105；及推定位置檢測器 201之極性的極性推定部104。

激磁指令作成部103係能夠對於馬達200之複數個相之各者的複數個激磁位置進行激磁，依序對任一個相之任一個激磁位置進行激磁。具體而言，激磁指令作成部103會對馬達200之U、V、W相上分別輸出短時間激磁指令。為了方便於說明，要激磁的位置的組合係於U、V、W相上各別為一次而共計三次。此外，即使是與以下所示的例子不同的磁極位置及激磁位置的組合亦同樣可推定位置檢測器201的極性。

極性推定部104係依據激磁指令作成部103輸出的激磁指令與安裝於馬達200之位置檢測器201的計數增減的組合，推定位置檢測器201的極性。

接著，針對極性推定部104之位置檢測器201之極性的推定之實際的處理進行說明。第2圖為顯示實施型態1之馬達控制裝置之作為控制對象的馬達的U、V、W相分割成各為60°之六個區域之狀態的圖。第3圖及第4圖為以各個磁極位置顯示對實施型態1之馬達控制裝置之作為控制對象的馬達的U、V、W相進行激磁時之位置檢測器之計數的增減方向。第3圖係馬達200正旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向的情形，第4圖係馬達200反旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向的情形。第3圖及第4圖中的「＋」記號表示位置檢測器201之計數增加的情形，「—」記號表示位置檢測器201之計數減少的情形。當對馬達200的U、V、W相進行激磁時，為了馬達200以接近所激磁的相的方式作動，對U、V、W相上分別進行激磁時之位置檢測器201之計數的增減方向的組合，係如第3圖所示依磁極位置而決定。在此說明，馬達朝U相、V相、W相的順序的方向作動時為正旋轉，朝W相、V相、U相的順序的方向作動時為反旋轉。

第5圖為顯示實施型態1之馬達控制裝置之推定檢測器之極性之處理之流程的流程圖。於步驟S1中，極性推定部104求得對U、V、W相上分別進行短時間激磁時之位置檢測器201的計數增減方向的組合。於步驟S2中，極性推定部104根據對U、V、W相上分別進行激磁時之位置檢測器201的計數增減方向的組合，來推定在經分割後的區域之何處有磁極位置。

然而，即使對U、V、W相上分別進行激磁時之位置檢測器201的計數增減方向的組合相同，在馬達200正旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向的情形所推定的磁極位置，與在馬達200反旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向的情形所推定的磁極位置會不同。例如對U、V、W相上進行激磁時之位置檢測器201的計數增減方向分別為—、＋、＋時，在馬達200正旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向時，推定為3號的區域內有磁極位置。相對於此，在馬達200反旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向時，推定為6號的區域內有磁極位置。因此，在步驟S2中，磁極位置不被指明為一個，而是被限縮到成為候選的二個的磁極位置。

於步驟S3中，極性推定部104推定位置檢測器201的極性。此時，極性推定部104對於在步驟S2經限縮後的二個磁極位置之中的一者進行激磁。例如於步驟S2經推定為在3號或6號具有磁極位置時，在步驟S3則對3號或6號的中心位置進行激磁。在此為對3號的中心位置進行激磁。

此時，若實際的磁極位置在3號的區域內，則因激磁位置與磁極位置的差分以磁極位置單位為30°以內，故馬達200的旋轉角度成為30°以內。相對於此，若實際的磁極位置在6號的區域內，則因激磁位置與磁極位置的差分以磁極位置單位為150°以上，故馬達200的旋轉角度成為比30°還大。因此，對3號的中心位置進行激磁時的旋轉角度為30°以內的情形，能夠推定為「馬達200正旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向」。相對於此，旋轉角度為比30°還大的情形，能夠將位置檢測器201的極性推定為「馬達200反旋轉之方向為位置檢測器201之極性為正的方向」。

再者，也可從步驟S3之位置檢測器201之極性的推定過程中進行激磁時之馬達200的旋轉角度來指明磁極位置。對3號的中央位置進行激磁時之馬達200之旋轉角度為30°以內的情形，能夠指明出磁極位置係在3號的區域。相對於此，對3號的中央位置進行激磁時之馬達200之旋轉角度為比30°還大的情形，能夠指明磁極位置係在6號的區域。

實施型態1之馬達控制裝置100係根據對於馬達200之複數個激磁位置進行激磁時藉由位置檢測器201所檢測出的馬達的旋轉方向的組合，來抽出馬達200之二個磁極位置的候選，並根據對於所抽出之二個磁極位置的候選之中的一者進行激磁時藉由位置檢測器201所檢測出之馬達200的旋轉角度，推定位置檢測器201的極性，因此，依據微小的旋轉角度就能夠推定位置檢測器201的極性。因此，即使是啟動時馬達200的旋轉角度較大時就會有可能使機器損壞的裝置，亦能夠自動設定位置檢測器201的極性。

實施型態1之馬達控制裝置100係於抽出馬達200之二個磁極位置的候選時，藉由檢測旋轉方向，而且，對該等二個候選之中的一者進行激磁時，藉由檢測馬達200的旋轉角度是否落在一定範圍內，而能夠進行位置檢測器201的極性推定，因此，能夠減少於位置檢測器201之極性推定時馬達200的旋轉角度。

上述實施型態1之極性推定部104的功能係藉由處理電路而實現。處理電路可為專用的硬體，也可為會執行儲存於記憶裝置之程式的處理裝置。雖可將微控制器應用於極性推定部104，惟不限定於此。

處理電路為專用的硬體時，處理電路可為：單一電路、複合電路、經程式化的處理器、經並聯程式化的處理器、特定用途用的積體電路、場域可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array)，或經組合上列構成而成者。第6圖為顯示以硬體實現實施型態1之馬達控制裝置之極性推定部之功能之構成的圖。處理電路29中組裝有實現極性推定部104之功能的邏輯電路29a。

處理電路29為處理裝置的情形，極性推定部104的功能可藉由軟體、韌體或軟體與韌體的組合來實現。

第7圖為顯示以軟體實現實施型態1之馬達控制裝置之極性推定部之功能之構成的圖。處理電路29係具有：執行程式29b的處理器291；處理器291所使用為工作區的隨機存取記憶體292；及記憶執行程式29b的記憶裝置293。藉由處理器291將記憶裝置293所記憶的執行程式29b展開於隨機存取記憶體292上並執行，而實現極性推定部104的功能。軟體或韌體係以程式語言來記述，且儲存於記憶裝置293。處理器291可例示為中央處理裝置，惟不限定於此。記憶裝置293可適用RAM (Random Access Memory；隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、快閃記憶體、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory；可抹除可程式化唯讀記憶體)、EEPROM(註冊商標)(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory；電子可抹除可程式化唯讀記憶體)等半導體記憶體。半導體記憶體可為非揮發性記憶體也可為揮發性記憶體。再者，記憶裝置293除了可應用半導體記憶體之外，也可應用磁碟(magnetic disk)、軟碟(flexible disk)、光碟(optical disc)、CD光碟(compact disc)、迷你碟(mini disc)或DVD(Digital Versatile Disk；數位多功能光碟)。此外，處理器291可將演算結果等資料輸出至記憶裝置293使其記憶，也可經由隨機存取記憶體292而使未圖示的輔助記憶裝置記憶該資料。

處理電路29係藉由讀出並執行記憶裝置293所記憶的程式29b，而實現極性推定部104的功能。程式29b也可說是使電腦執行要實現極性推定部104的功能之步驟及方法者。

此外，處理電路29也可為利用專用的硬體來實現極性推定部104的功能的一部分，而利用軟體或韌體來實現極性推定部104的功能的一部分。

如以上所述，處理電路29能夠藉由硬體、軟體、韌體或該等組合來實現上述各功能。

以上的實施型態所示的構成係表示本發明之內容的一例者，而可與其他的公知的技術進行組合，在不脫離本發明之主旨的範圍內，也可將構成的一部分省略、變更。

29 處理電路 29a 邏輯電路 29b 程式 100 馬達控制裝置 101 指令部 102 電流控制部 103 激磁指令作成部 104 極性推定部 105 切換部 200 馬達 201 位置檢測器 291 處理器 292 隨機存取記憶體 293 記憶裝置 S1至S3 步驟

第1圖為本發明之實施型態1之馬達控制裝置的功能方塊圖。第2圖為顯示實施型態1之馬達控制裝置之作為控制對象的馬達的U、V、W相分割成各為60°之六個區域之狀態的圖。第3圖為以各個磁極位置顯示對實施型態1之馬達控制裝置之作為控制對象的馬達的U、V、W相進行激磁時之位置檢測器之計數的增減方向。第4圖為以各個磁極位置顯示對實施型態1之馬達控制裝置之作為控制對象的馬達的U、V、W相進行激磁時之位置檢測器之計數的增減方向。第5圖為顯示實施型態1之馬達控制裝置之推定檢測器之極性之處理之流程的流程圖。第6圖為顯示以硬體實現實施型態1之馬達控制裝置之極性推定部之功能之構成的圖。第7圖為顯示以軟體實現實施型態1之馬達控制裝置之極性推定部之功能之構成的圖。

100 馬達控制裝置 101 指令部 102 電流控制部 103 激磁指令作成部 104 極性推定部 105 切換部 200 馬達 201 位置檢測器

Claims

一種馬達控制裝置，係具備：激磁指令作成部，係對具有複數個相之馬達之任一個相的激磁位置進行激磁；及極性推定部，係推定位置檢測器的極性，該位置檢測器係檢測前述馬達的旋轉角度；前述極性推定部係根據對前述馬達之複數個前述激磁位置進行激磁時藉由前述位置檢測器所檢測出的前述馬達之旋轉方向的組合，抽出前述馬達之二個磁極位置的候選，並根據對所抽出的二個前述磁極位置的候選之中的一者進行激磁時藉由前述位置檢測器所檢測出的前述馬達的旋轉角度，推定前述位置檢測器的極性。
如申請專利範圍第1項所述之馬達控制裝置，其中，前述極性推定部係根據對前述一者進行激磁時的旋轉角度，推定前述磁極位置。
如申請專利範圍第1或2項所述之馬達控制裝置，其中，前述激磁指令作成部係對於前述馬達之複數個相之各者具有複數個前述激磁位置。