WO2011155189A1 - モータ駆動装置およびモータ駆動方法 - Google Patents

モータ駆動装置およびモータ駆動方法 Download PDF

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WO2011155189A1
WO2011155189A1 PCT/JP2011/003219 JP2011003219W WO2011155189A1 WO 2011155189 A1 WO2011155189 A1 WO 2011155189A1 JP 2011003219 W JP2011003219 W JP 2011003219W WO 2011155189 A1 WO2011155189 A1 WO 2011155189A1
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limit value
value
signal
trq
motor
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PCT/JP2011/003219
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English (en)
French (fr)
Inventor
憲一 岸本
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Definitions

  • the present invention relates to a motor driving device and a motor driving method for driving a motor using a PWM driving method, and more particularly to a motor driving device and a motor driving method having a limiter function for limiting a drive output to a motor.
  • a motor drive device having such a limiter function
  • a motor drive device in which the limiter limit value is gradually increased at a predetermined time interval from the start of motor drive (for example, Patent Document 1). reference).
  • Such a motor drive device varies the duty ratio of a drive pulse in PWM (Pulse Width Modulation) drive, and drives the motor with drive power corresponding to the duty ratio. Then, at the start of the motor, the motor is driven by gradually increasing the duty ratio at predetermined time intervals from a predetermined duty ratio for achieving the minimum starting power of the rotor.
  • the conventional motor drive device has such a configuration, and suppresses a wasteful current at the start as well as the start of the motor based on the soft start operation.
  • FIG. 20 is a diagram showing a measurement result of current flowing when the speed is changed in a conventional motor.
  • the upper waveform shows a speed command for instructing the motor speed and an actual motor speed in response thereto.
  • the middle waveform shows the change in the duty ratio of the PWM signal.
  • the lower waveform in FIG. 20 shows the change in the motor current flowing through the motor when the speed is changed as in the upper stage.
  • the motor drive device of the present invention is a motor drive device that drives and controls a motor in accordance with an external command, and includes a drive control unit, a limiter, a limit value generation unit, and a drive output unit.
  • the drive control unit generates a drive signal for driving the motor.
  • the limiter limits the range of values of the drive signal.
  • the limit value generation unit generates a limit value.
  • the drive output unit generates an energization signal corresponding to the output signal of the limiter, and energizes the motor winding by the energization signal.
  • the limit value generation unit is configured to generate a comparison signal obtained by adding an offset value to the drive signal and update the limit value based on the magnitude relationship between the value of the comparison signal and the limit value.
  • the motor driving method of the present invention is a motor driving method of a motor driving device that controls driving of a motor in accordance with an external command, and includes the following steps. That is, according to the step of generating a drive signal for driving the motor, the step of limiting the range of the value of the drive signal, the step of generating the limit value, and the output signal that limits the range of the value of the drive signal Generating an energization signal and energizing the motor winding by the energization signal.
  • the step of generating the limit value generates a comparison signal obtained by adding the offset value to the drive signal, and updates the limit value based on the magnitude relationship between the value of the comparison signal and the limit value.
  • the motor driving device and the motor driving method of the present invention it is possible to realize a slow-up of the rotational speed even when the speed command of the motor changes, for example, along with the motor current suppression when the driving amount changes, It is possible to provide a motor driving device and a motor driving method in which noise at the time of change in driving amount is also suppressed.
  • FIG. 1 is a block diagram including a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a limit value generation unit of the motor drive device.
  • FIG. 3 is a waveform diagram including changes in limit values of the motor drive device.
  • FIG. 4 is a waveform diagram including a limiter output signal of the motor drive device.
  • FIG. 5 is a flowchart of limit value generation processing of the motor drive device.
  • FIG. 6 is a block diagram including the motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a limit value generation unit of the motor drive device.
  • FIG. 8 is a waveform diagram including changes in limit values of the motor drive device.
  • FIG. 1 is a block diagram including a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a limit value generation unit of the motor drive device.
  • FIG. 3 is a waveform diagram including changes in
  • FIG. 9 is a waveform diagram including a limiter output signal of the motor drive device.
  • FIG. 10 is a flowchart of limit value generation processing of the motor drive device.
  • FIG. 11 is a diagram showing the measurement result of the current that flows when the speed of the motor drive device is changed.
  • FIG. 12 is a block diagram including a motor drive device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram of a limit value generation unit of the motor drive device.
  • FIG. 14 is a waveform diagram including changes in limit values of the motor drive device.
  • FIG. 15 is a waveform diagram including a limiter output signal of the motor drive device.
  • FIG. 16 is a flowchart of limit value generation processing of the motor drive device.
  • FIG. 17 is a block diagram including a motor drive device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 18 is a block diagram of a limit value generation unit of the motor drive device.
  • FIG. 19 is a flowchart of limit value generation processing of the motor drive device.
  • FIG. 20 is a diagram showing a measurement result of the inrush current that flows when the speed in the conventional motor is changed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a motor drive device 20 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the motor driving device 20 in the present embodiment is connected to a motor 10 and a position detector 11.
  • the motor 10 includes a stator (not shown) around which a winding is wound, and a mover (not shown) that rotates by energizing the winding.
  • a brushless motor in which the motor 10 has three-phase windings of a U phase, a V phase, and a W phase, and each phase is rotationally driven by a signal that has been subjected to pulse width modulation (PWM). I will explain.
  • PWM pulse width modulation
  • the position detector 11 detects the rotational position of the mover provided in the motor 10 and outputs a position detection signal Pd corresponding to the rotational position. On the other hand, in order to command the rotational speed of the mover, the motor drive device 20 is notified of a speed command signal Vr indicating the speed command.
  • the motor drive device 20 includes a subtractor 21, a drive control unit 22, a limit value generation unit 23, a limiter 24, a PWM signal generation unit 25, a drive output unit 26, and a speed detection. Part 27.
  • the position detection signal Pd from the position detector 11 is supplied to the speed detector 27.
  • the speed detection unit 27 uses the position information indicated by the position detection signal Pd, detects the rotational speed of the mover of the motor 10 from the position change, for example, and outputs a speed detection signal Vd indicating the detected rotational speed.
  • the speed detection signal Vd indicating the rotation speed of the mover is notified, and the speed command signal Vr indicating the command speed commanded to control the rotation speed is notified.
  • the motor drive device 20 is configured with a speed control system that performs feedback control based on the speed detection signal Vd and the speed command signal Vr so that the rotational speed of the mover follows the command speed.
  • the subtractor 21 obtains a speed deviation amount between the detected rotational speed and the command speed by obtaining a difference between the speed detection signal Vd and the speed command signal Vr. This speed deviation amount is supplied to the drive controller 22 as a speed deviation signal dv.
  • the drive signal trq is generated based on the deviation amount between the position detection signal and the position command signal, and the limit value generation unit 23 and the limiter 24 are generated.
  • the position control system may be configured so as to control the position of the motor movable element.
  • the PWM signal generator 25 generates a PWM signal tp that has been subjected to pulse width modulation in accordance with the limiter output signal tlm. Specifically, the duty ratio of each pulse of the PWM signal tp is set so as to have a duty ratio according to the value of the limiter output signal tlm. Such a PWM signal tp is supplied to the drive output unit 26. When the value of the drive signal trq is small enough not to be limited by the limiter 24, the duty ratio is determined according to the drive signal trq. When the value is limited, the duty ratio is limited to the duty ratio according to the limit value lmt. become.
  • the drive output unit 26 generates an energization signal corresponding to the PWM signal tp for each phase, and energizes and drives the windings of the motor 10 by the energization signal UVW.
  • the motor drive device 20 is configured as described above, and the duty ratio of the PWM signal tp generated by the PWM signal generation unit 25 increases as the limiter output signal tlm, that is, the speed deviation amount increases. Further, when the duty ratio of the PWM signal tp is increased, more energization current flows through the stator winding. In addition, for example, when the speed command signal Vr is changed so that the rotational speed becomes high, the speed deviation amount increases and the drive amount corresponding to the drive signal trq changes so that a large amount of energization current Will flow.
  • the limit value generation unit 23 is configured to generate a limit value lmt for suppressing such an excessive current.
  • FIG. 2 is a block diagram of limit value generation unit 23 of motor drive device 20 according to the first embodiment of the present invention.
  • the limit value generation unit 23 illustrated in FIG. 2 gives a configuration example in which digital processing is performed in a predetermined cycle by a clock signal. That is, the drive signal trq is input as a data string having a value for each cycle of the clock signal, and the limit value lmt is also generated for each clock and output as a value for each cycle of the clock signal.
  • the limit value generation unit 23 includes an adder 30, an adder 31, a comparator 32, a selector 33, and a latch 34, as shown in FIG.
  • the drive signal trq supplied from the drive control unit 22 to the limit value generation unit 23 is processed by these components, and the limit value lmt is generated by this processing, and the generated limit value lmt is supplied to the latch 34 in units of clocks. Captured and retained.
  • the drive signal trq supplied from the drive control unit 22 is first supplied to the adder 30.
  • the adder 30 adds a predetermined offset value ofs to the drive signal trq and outputs the addition result as a comparison signal (trq + ofs).
  • the offset value ofs has a positive value.
  • This comparison signal (trq + ofs) is used as a reference for comparison in the comparator 32 described below.
  • the limit value lmt is generated by using a comparison signal (trq + ofs) obtained by adding such an offset value ofs to the drive signal trq. In a steady state, stable control operation is possible without hindering the motor control operation.
  • the comparison signal (trq + ofs) is also a data string having a value for each cycle of the clock signal.
  • the value of the comparison signal (trq + ofs) at a certain time point will be described as a comparison value (trq + ofs).
  • the comparison value (trq + ofs) and the limit value lmt held in the latch 34 are supplied to the comparator 32.
  • the comparator 32 compares the magnitudes of the comparison value (trq + ofs) and the limit value lmt from the latch 34.
  • the comparison result of the comparator 32 is notified to the selector 33.
  • the selector 33 is further supplied with a comparison value (trq + ofs) and a value obtained by adding a predetermined change value dlm to the limit value lmt by the adder 31.
  • the change value dlm has a positive value.
  • the selector 33 selects a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt when the limit value lmt from the latch 34 is smaller than the comparison value (trq + ofs) according to the comparison result of the comparator 32.
  • the limit value lmt is equal to or greater than the comparison value (trq + ofs)
  • the comparison value (trq + ofs) is selected and output.
  • the change value dlm added by the adder 31 is preferably smaller than the offset value ofs.
  • the limit value lmt is supplied to the input terminal a of the comparator 32, and the comparison value (trq + ofs) is supplied to the input terminal b.
  • the comparator 32 compares the values of the input terminal a and the input terminal b, and notifies the selection control terminal S of the selector 33 of the comparison result.
  • the selector 33 outputs the value supplied to the input terminal A or the input terminal B from the output terminal O according to the value of the selection control terminal S. That is, in the limit value generation unit 23, when the limit value lmt supplied to the input terminal a of the comparator 32 is smaller than the comparison value (trq + ofs) supplied to the input terminal b, the comparator 32 determines that a ⁇ b.
  • the selector 33 outputs a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt.
  • the limit value lmt supplied to the input terminal a of the comparator 32 is equal to or greater than the comparison value (trq + ofs) supplied to the input terminal b
  • the selector 33 selects the comparison value (trq + ofs) according to the result of the comparator 32. ) Is output.
  • the value output from the selector 33 is taken into the latch 34 at the clock timing. That is, a clock signal having a predetermined cycle is supplied to the clock terminal CK of the latch 34.
  • the latch 34 takes in the value from the selector 33 supplied to the input terminal D at the timing of the clock signal.
  • the signal captured by the latch 34 is output from the output terminal Q of the latch 34 to the limiter 24 as a new limit value lmt. Further, the new limit value lmt is also supplied to the comparator 32 and the adder 31, whereby the next clock unit processing is performed.
  • the limit value generation unit 23 generates a comparison signal obtained by adding the offset value ofs to the drive signal trq, and sets the limit value lmt based on the magnitude relationship between the value of the comparison signal (trq + ofs) and the limit value lmt. Update. More specifically, when the limit value lmt is equal to or greater than the current value (trq + ofs) of the comparison signal, the limit value generator 23 sets the current value (trq + ofs) of the comparison signal as the new limit value lmt, and the limit value lmt. Is smaller than the current value (trq + ofs) of the comparison signal, a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • FIG. 3 is a waveform diagram including a change in the limit value lmt of the motor drive device 20 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a waveform diagram including a limiter output signal tlm of the motor drive device 20 according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 an example of speed control in which the rotation speed corresponding to the drive signal trq having the value Tr0 is changed to the rotation speed corresponding to the drive signal trq having the value Tr1 by the speed command signal Vr. Cite. That is, an example is shown in which the drive amount is changed so that the drive amount corresponding to the drive signal trq is increased.
  • the drive signal trq is supplied to the limit value generator 23 as a constant value Tr0 until time t1. Then, in response to the speed command signal Vr being changed to become high speed, the drive signal trq starts increasing rapidly from time t1. The drive signal trq once converges to the convergence value Tr1 after an overshoot period exceeding the convergence value Tr1. Further, since the comparison value (trq + ofs) is a value obtained by adding the offset value ofs to the drive signal trq, it changes as shown in FIG. 3 according to the drive signal trq.
  • the selector 33 selects the comparison value (trq + ofs).
  • a value obtained by adding the offset value ofs to the drive signal trq is supplied to the limiter 24 as the limit value lmt.
  • the drive signal trq increases abruptly, so that the value increases each time a new value of the drive signal trq is supplied. Along with this, a new comparison value (trq + ofs) also increases. For this reason, the new comparison value (trq + ofs) is larger than the current limit value lmt output from the latch 34. Therefore, the selector 33 selects a value obtained by adding the change value dlm to the current limit value lmt. A value obtained by adding the change value dlm to the current limit value lmt is output from the latch 34 as a new limit value lmt. That is, in FIG.
  • the selector 33 selects the comparison value (trq + ofs). Thereby, after time t2, a value obtained by adding the offset value ofs to the drive signal trq is supplied to the limiter 24 as the limit value lmt.
  • the limit value lmt as shown in FIG. 3 is supplied to the limiter 24.
  • FIG. 4 shows a drive signal trq, a limit value lmt, and a limiter output signal tlm that are input signals to the limiter 24.
  • the drive signal trq is limited and output by the limit value lmt.
  • the motor drive device 20 can limit the drive signal trq when the motor speed is changed so as to change by slow-up. Such an excessive current can be suppressed.
  • the limiter output signal tlm increases while gradually changing when the speed of the motor is changed, noise at the time of restriction can be suppressed and impact on the mechanical part can also be suppressed.
  • the example in which the present invention is applied to the speed control system has been described above, but the same applies to, for example, the position change in the position control system.
  • the motor movable element is changed according to the change in the drive amount. The same effect can be obtained by applying the present invention to such a moving structure.
  • the configuration example in which the limit value generation unit 23 generates the limit value lmt by digital processing by each functional block has been described.
  • the configuration is performed by processing based on a processing procedure such as a program. It may be.
  • the functions of the subtractor 21, the drive control unit 22, the limit value generation unit 23, the limiter 24, the PWM signal generation unit 25, and the speed detection unit 27 of FIG. 1 are stored in a memory or the like as a program, and the microcomputer stores the program.
  • the present embodiment can also be realized by adopting such a configuration.
  • the step of generating a drive signal for driving the motor the step of limiting the range of the value of the drive signal, the step of generating the limit value, and the output signal that limits the range of the value of the drive signal Generating an energization signal and energizing the motor winding by the energization signal, and the step of generating a limit value generates a comparison signal obtained by adding an offset value to the drive signal, and the value of the comparison signal and the limit value
  • the present invention can be implemented even in a configuration in which the microcomputer executes a motor driving method in which the limit value is updated based on the magnitude relation between the microcomputer and the motor.
  • FIG. 5 is a flowchart of processing for generating the limit value lmt of the motor drive device 20 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the limit value generation unit 23 may be configured to generate a limit value that executes processing according to the procedure of the flowchart of FIG.
  • the process After updating to the new limit value lmt in this way, for example, the process returns to the caller process.
  • the limit value lmt can also be generated by the limit value generation unit 23 repeating such processing.
  • the limit value generation unit 23 generates the comparison signal (trq + ofs) obtained by adding the positive offset value ofs to the drive signal trq, and the value of the comparison signal (trq + ofs) and the limit value.
  • the limit value lmt is updated based on the magnitude relationship with lmt.
  • the limiter 24 limits the value of the drive signal trq to the limit value lmt when the drive signal trq exceeds the limit value lmt.
  • the limit value generator 23 sets the value of the comparison signal (trq + ofs) as the new limit value lmt, and the limit value lmt is compared.
  • a value obtained by adding a predetermined value dlm to the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • the limiter output signal tlm when the driving amount changes such as when the speed of the motor 10 is changed, can be limited to increase while gradually changing. Therefore, along with the current suppression of the motor 10 when the driving amount changes, Noise at the time of change in driving amount can also be suppressed.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the motor drive device 50 according to the second embodiment of the present invention.
  • the limit value generation unit 53 has a different configuration from the limit value generation unit 23 of FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram of limit value generation unit 53 of motor drive device 50 according to the second embodiment of the present invention.
  • the limit value generation unit 53 of the present embodiment further includes a function for limiting the upper limit of the drive signal trq in addition to the function of the limit value generation unit 23 of the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the limit value generator 53 shown in FIG. Furthermore, the upper limit value upp indicating the upper limit of the limit value lmt is set in the limit value generation unit 53. Since the upper limit value upp is a value that sets the upper limit of the limit value lmt, a relatively large value is set.
  • the limit value lmt from the latch 34 is supplied to the input terminal a of the comparator 35, and the upper limit value upp is supplied to the input terminal b.
  • the comparator 35 compares the values of the input terminal a and the input terminal b, and notifies the selection control terminal S of the selector 36 of the comparison result.
  • the selector 36 outputs the value supplied to the input terminal A or the input terminal B from the output terminal O according to the value of the selection control terminal S.
  • the comparator 35 determines a ⁇ b, and as a result, the selector 36 The value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt is output. Further, when the limit value lmt supplied to the input terminal a of the comparator 35 is equal to or higher than the upper limit value upp supplied to the input terminal b, the selector 36 outputs the upper limit value upp according to the result of the comparator 35. .
  • the upper limit value upp is supplied to the input terminal a of the comparator 37, and the comparison value (trq + ofs) is supplied to the input terminal b.
  • the comparator 37 compares the values of the input terminal a and the input terminal b, and notifies the selection control terminal S of the selector 38 of the comparison result.
  • the selector 38 outputs the value supplied to the input terminal A or the input terminal B from the output terminal O according to the value of the selection control terminal S.
  • the comparator 37 determines a ⁇ b, and as a result, the selector 38 outputs the output value of the selector 36.
  • the selector 38 outputs the output of the selector 33 according to the result of the comparator 37. Output the value.
  • the value output from the selector 38 is taken into the latch 34 at the clock timing.
  • the signal captured by the latch 34 is output to the limiter 24 as a new limit value lmt.
  • the new limit value lmt is also supplied to the comparator 32, the adder 31 and the comparator 35, whereby the next clock unit processing is performed.
  • the limit value generation unit 53 By configuring the limit value generation unit 53 as described above, first, when the current value of the comparison value (trq + ofs) is equal to or lower than the upper limit value upp, the same processing as that of the first embodiment is performed. That is, when the limit value lmt is equal to or greater than the current value of the comparison value (trq + ofs), the current value of the comparison value (trq + ofs) is set as a new limit value lmt, and the limit value lmt is greater than the current value of the comparison value (trq + ofs). Is also smaller, a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • the limit value generation unit 53 performs the following process. That is, when the limit value lmt is greater than or equal to the upper limit value upp, the upper limit value upp is set as a new limit value lmt, and when the limit value lmt is smaller than the upper limit value upp, a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt is newly set.
  • the limit value is lmt.
  • FIG. 8 is a waveform diagram including a change in the limit value lmt of the motor drive device 50 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a waveform diagram including a limiter output signal tlm of the motor drive device 50 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 show an example of speed control in which the rotation speed is changed to a high speed by the speed command signal Vr, as in FIGS. 3 and 4.
  • the drive signal trq is supplied to the limit value generator 53 as a constant value until time t1. Then, in response to the speed command signal Vr being changed to become high speed, the drive signal trq starts increasing rapidly from time t1. The drive signal trq once converges to the convergence value after an overshoot period exceeding the convergence value. Further, the comparison value (trq + ofs) changes as shown in FIG. 8 according to the drive signal trq.
  • the upper limit value upp is equal to or greater than the comparison value (trq + ofs).
  • the comparison value (trq + ofs) is equal to the limit value lmt.
  • the selector 38 selects the output of the selector 33.
  • the selector 33 selects the comparison value (trq + ofs).
  • the drive signal trq increases abruptly, so that the value increases each time a new value of the drive signal trq is supplied. Along with this, a new comparison value (trq + ofs) also increases. For this reason, the new comparison value (trq + ofs) is larger than the current limit value lmt output from the latch 34. Therefore, the selector 33 selects a value obtained by adding the change value dlm to the current limit value lmt.
  • the selector 38 selects the output of the selector 33. Therefore, during the period from time t1 to time t5, a value obtained by adding the change value dlm to the current limit value lmt is output from the latch 34 as a new limit value lmt.
  • the selector 38 selects the output of the selector 36.
  • limit value lmt is smaller than upper limit value upp. Therefore, the selector 36 selects a value obtained by adding the change value dlm to the current limit value lmt. Therefore, during the period from time t5 to time t6, a value obtained by adding the change value dlm to the current limit value lmt is output from the latch 34 as a new limit value lmt.
  • the limit value lmt has a characteristic that increases with the change value dlm for each clock unit.
  • the limit value lmt becomes equal to the upper limit value upp. Therefore, the selector 36 selects and outputs the upper limit value upp. On the other hand, in the period from time t6 to time t7, since the upper limit value upp is smaller than the comparison value (trq + ofs), the selector 38 selects the output of the selector 36. Therefore, during the period from time t6 to time t7, the upper limit value upp is output from the latch 34 as the limit value lmt. Further, by such processing, the limit value lmt is limited by the upper limit value upp during the period from time t6 to time t7.
  • the selector 38 selects the output of the selector 33.
  • the new comparison value (trq + ofs) becomes smaller than the current limit value lmt. Therefore, the selector 33 selects the comparison value (trq + ofs).
  • FIG. 9 shows a drive signal trq, a limit value lmt, and a limiter output signal tlm that are input signals to the limiter 24.
  • a limit value lmt a limit value that is input signals to the limiter 24.
  • an excessive current such as an inrush current that flows when the motor speed is changed. Can be further suppressed.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a configuration in which the motor movable element is moved by changing the drive amount. By doing so, the same effect can be obtained.
  • the limit value generation unit 53 has been described with reference to a configuration example in which the limit value lmt is generated by digital processing by each functional block.
  • a program like A configuration in which processing is performed based on processing procedures is more common.
  • each function of FIG. 6 may be stored in a memory or the like as a program, and the microcomputer may execute the program, and the motor driving method based on the program may be executed.
  • FIG. 10 is a flowchart of the limit value lmt generation process of the motor drive device 50 according to the second embodiment of the present invention.
  • Limit value generation unit 53 may be configured to generate a limit value that executes processing according to the procedure of the flowchart of FIG.
  • the limit value generation unit 53 first compares the upper limit value upp with the comparison value (trq + ofs) in step S100. When the upper limit value upp is equal to or greater than the comparison value (trq + ofs), the process proceeds to step S101. When the upper limit value upp is smaller than the comparison value (trq + ofs), the process proceeds to step S104.
  • the limit value generation unit 53 compares the limit value lmt with the comparison value (trq + ofs) in step S101. When the limit value lmt is smaller than the comparison value (trq + ofs), a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt is set as a new limit value lmt in step S102. When the limit value lmt is equal to or greater than the comparison value (trq + ofs), the comparison value (trq + ofs) is set as a new limit value lmt in step S103.
  • the limit value generation unit 53 compares the limit value lmt with the upper limit value upp in step S104. When the limit value lmt is smaller than the upper limit value upp, a value obtained by adding the change value dlm to the limit value lmt is set as a new limit value lmt in step S105. When the limit value lmt is equal to or higher than the upper limit value upp, the upper limit value upp is set as a new limit value lmt in step S106.
  • the limit value lmt as shown in FIG. 8 can also be generated by the limit value generation unit 53 repeating such processing.
  • FIG. 11 is a diagram showing a measurement result of a current that flows when the speed of the motor drive device 50 according to the second embodiment of the present invention is changed.
  • the upper waveform shows the speed command signal Vr and the actual motor speed in response thereto.
  • the middle waveform in FIG. 11 shows a change in the duty ratio of the PWM signal tp.
  • the lower waveform in FIG. 11 shows a change in the motor current flowing in the motor when the speed is changed as in the upper waveform.
  • the motor current gradually increases when the speed is changed.
  • the motor drive device 50 can suppress a period during which an excessive current flows, such as the inrush current period shown in FIG.
  • the limit value generation unit 53 in the present embodiment generates the comparison signal (trq + ofs) obtained by adding the positive offset value ofs to the drive signal trq, and the value of the comparison signal (trq + ofs) and the limit value lmt.
  • the limit value lmt is updated based on the magnitude relationship between The limiter 24 limits the value of the drive signal trq to the limit value lmt when the drive signal trq exceeds the limit value lmt.
  • the limit value generation unit 53 sets the value of the comparison signal (trq + ofs) as the new limit value lmt, and the limit value lmt is compared.
  • the value is smaller than the value of the signal (trq + ofs)
  • a value obtained by adding a predetermined value dlm to the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • the limit value generation unit 53 is set with an upper limit value upp indicating the upper limit of the limit value lmt.
  • the upper limit value upp is set as a new limit value lmt
  • the value of the comparison signal (trq + ofs) is the upper limit value.
  • the limiter output signal tlm when the drive amount changes can be limited to increase slowly when the drive amount changes, such as when the speed of the motor 10 is changed. In addition to suppressing the current of the motor 10, it is possible to suppress noise when the driving amount changes.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the motor drive device 60 according to the third embodiment of the present invention.
  • the motor driving device 60 includes a limiter 64 and a limit value generating unit 63 having a configuration different from that of the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the limiter 64 limits the range of the value of the drive signal trq by controlling the drive signal trq to be equal to or greater than a predetermined value. That is, when the drive signal trq falls below the limit value lmt, the limiter 64 outputs the limit so that the value of the drive signal trq becomes the limit value lmt. When the drive signal trq exceeds the limit value lmt, the value of the drive signal trq is output as it is.
  • the limiter 64 supplies the processed signal to the PWM signal generation unit 25 as a limiter output signal tlm.
  • the limit value generation unit 63 generates the limit value lmt using the drive signal trq so that the limiter 64 limits the drive signal trq.
  • a motor capable of speed control for example, when the motor is decelerated so as to decrease in speed from an operation state at a constant speed, the motor acts as a generator and generates an induced voltage. For this reason, it is known that a so-called regenerative phenomenon occurs in which a motor supplies power by an induced voltage to a power source or a drive circuit that originally supplies power to the motor.
  • the limiter 64 suppresses the change amount of the driving signal trq, and the power supply or driving circuit due to the regeneration phenomenon is suppressed. The influence of is suppressed.
  • FIG. 13 is a block diagram of the limit value generation unit 63 of the motor drive device 60 according to the third embodiment of the present invention. Similarly to the limit value generation unit 23 of the first embodiment, the limit value generation unit 63 illustrated in FIG. 13 also has a configuration example in which digital processing is performed at a predetermined period using a clock signal.
  • the limit value generation unit 63 includes a subtractor 40, a subtractor 41, a comparator 42, a selector 43, and a latch 34, as shown in FIG.
  • the drive signal trq supplied from the drive control unit 22 is first supplied to the subtractor 40.
  • the subtracter 40 subtracts a predetermined offset value ofs from the drive signal trq, and outputs the subtraction result as a comparison signal (trq-ofs).
  • the offset value ofs has a positive value.
  • a negative offset value ⁇ ofs may be added to the drive signal trq.
  • the value of the comparison signal (trq-ofs) at a certain time point will be described as the comparison value (trq-ofs).
  • the comparison value (trq-ofs) and the limit value lmt held in the latch 34 are supplied to the comparator 42.
  • the comparator 42 compares the magnitudes of the comparison value (trq-ofs) and the limit value lmt from the latch 34.
  • the comparison result of the comparator 42 is notified to the selector 43.
  • the selector 43 is further supplied with a comparison value (trq-ofs) and a value obtained by subtracting a predetermined change value dlm from the limit value lmt by the subtractor 41.
  • the change value dlm has a positive value. It is also possible to supply a value obtained by adding a negative change value ⁇ dlm to the limit value lmt.
  • the selector 43 selects a value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt when the limit value lmt from the latch 34 is larger than the comparison value (trq-ofs) according to the comparison result of the comparator 42.
  • the limit value lmt from 34 is equal to or less than the comparison value (trq-ofs)
  • the comparison value (trq-ofs) is selected and output.
  • the change value dlm subtracted by the subtracter 41 is preferably a value smaller than the offset value ofs.
  • the limit value lmt is supplied to the input terminal a of the comparator 42, and the comparison value (trq-ofs) is supplied to the input terminal b.
  • the comparator 42 compares the values of the input terminal a and the input terminal b, and notifies the selection control terminal S of the selector 43 of the comparison result.
  • the selector 43 outputs the value supplied from the input terminal A or the input terminal B from the output terminal O according to the value of the selection control terminal S.
  • the limit value generation unit 63 when the limit value lmt supplied to the input terminal a of the comparator 42 is larger than the comparison value (trq-ofs) supplied to the input terminal b, the comparator 42 determines that a> As a result, the selector 43 outputs a value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt.
  • the selector 43 sets the comparison value according to the result of the comparator 42. (Trq-ofs) is output.
  • the value output from the selector 43 is taken into the latch 34 at the clock timing.
  • the signal captured by the latch 34 is output from the output terminal Q of the latch 34 to the limiter 64 as a new limit value lmt.
  • the new limit value lmt is also supplied to the comparator 42 and the subtractor 41, whereby the next clock unit processing is performed.
  • the limit value generation unit 63 generates a comparison signal obtained by adding the negative offset value ⁇ ofs from the drive signal trq, and the magnitude relationship between the value of the comparison signal (trq ⁇ ofs) and the limit value lmt is obtained. Based on this, the limit value lmt is updated. More specifically, when the limit value lmt is equal to or less than the current value (trq-ofs) of the comparison signal, the limit value generation unit 63 sets the current value (trq-ofs) of the comparison signal as the new limit value lmt. When the limit value lmt is larger than the current value (trq-ofs) of the comparison signal, a value obtained by subtracting the positive change value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • FIG. 14 is a waveform diagram including a change in the limit value lmt of the motor drive device 60 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a waveform diagram including a limiter output signal tlm of the motor drive device 60 according to the third embodiment of the present invention. 14 and 15, an example of speed control in which the rotation speed corresponding to the drive signal trq having the value Tr10 is changed to the rotation speed corresponding to the drive signal trq having the value Tr11 by the speed command signal Vr. Cite. That is, the drive amount changes so that the drive amount corresponding to the drive signal trq decreases.
  • the drive signal trq is supplied to the limit value generation unit 63 as a constant value Tr10 until time t11. Then, in response to the speed command signal Vr being changed so as to become a low speed, the drive signal trq starts abrupt decrease from time t11 and converges to the convergence value Tr11. Further, since the comparison value (trq ⁇ ofs) is a value obtained by subtracting the offset value ofs from the drive signal trq, it changes as shown in FIG. 14 according to the drive signal trq.
  • the selector 43 selects the comparison value (trq-ofs).
  • a value obtained by subtracting the offset value ofs from the drive signal trq is supplied to the limiter 64 as the limit value lmt.
  • the selector 43 selects a value obtained by subtracting the change value dlm from the current limit value lmt.
  • a value obtained by subtracting the change value dlm from the current limit value lmt is output from the latch 34 as a new limit value lmt. That is, in FIG.
  • the new comparison value (trq-ofs) is smaller than the current limit value lmt. Therefore, the limit value lmt is the change value dlm for each clock unit. It becomes a characteristic that decreases.
  • the selector 43 selects a comparison value (trq-ofs). Thereby, after time t12, a value obtained by subtracting the offset value ofs from the drive signal trq is supplied to the limiter 64 as the limit value lmt.
  • the limit value lmt as shown in FIG. 14 is supplied to the limiter 64.
  • FIG. 15 shows a drive signal trq, a limit value lmt, and a limiter output signal tlm that are input signals to the limiter 64. As shown in FIG. 15, during the period Tlmt, the drive signal trq is limited and output by the limit value lmt.
  • a limit value generation unit 63 and a limiter 64 are provided in order to suppress the influence of such a regeneration phenomenon.
  • the limit value lmt generated by the limit value generation unit 63 drives the motor 10 according to the limiter output signal tlm that suppresses the amount of change in the decrease of the drive signal trq, as shown in FIG. For this reason, regenerative electric power can be suppressed, and the influence on the power supply and drive circuit by a regenerative phenomenon is suppressed by this.
  • each function of FIG. 12 may be stored as a program in a memory or the like, and the microcomputer may execute the program, and the motor driving method based on the program may be executed.
  • FIG. 16 is a flowchart of processing for generating the limit value lmt of the motor drive device 60 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the limit value generation unit 63 may be configured to generate a limit value that executes processing according to the procedure of the flowchart of FIG.
  • step S201 the limit value generation unit 63 compares the limit value lmt with the comparison value (trq-ofs).
  • the limit value lmt is larger than the comparison value (trq-ofs)
  • a value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt in step S202.
  • the comparison value (trq-ofs) is set as a new limit value lmt in step S203.
  • the limit value lmt can also be generated by the limit value generation unit 63 repeating such processing.
  • the limit value generation unit 63 generates the comparison signal (trq-ofs) obtained by adding the negative offset value -ofs to the drive signal trq, and the comparison signal (trq-ofs).
  • the limit value lmt is updated based on the magnitude relationship between the value of and the limit value lmt.
  • the limiter 64 limits the value of the drive signal trq to the limit value lmt when the drive signal trq falls below the limit value lmt.
  • the limit value generation unit 63 sets the value of the comparison signal (trq-ofs) as the new limit value lmt.
  • a value obtained by subtracting the predetermined value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • the limiter output signal tlm at the time of changing the speed of the motor 10 can be limited so as to decrease, that is, slow down slowly, so that the amount of regenerative power from the motor 10 when the drive amount changes can be reduced. This can suppress the influence on the power supply and the drive circuit due to the regenerative phenomenon.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the motor drive device 70 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the configuration of the motor drive device is suppressed in which the influence on the power supply and the drive circuit due to the regeneration phenomenon is suppressed.
  • the limit value generation unit 73 has a different configuration from the limit value generation unit 63 of FIG.
  • FIG. 18 is a block diagram of limit value generation unit 73 of motor drive device 70 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • limit value generation unit 73 of the present embodiment further includes a function that limits the lower limit of drive signal trq.
  • symbol is attached
  • the limit value lmt from the latch 34 is supplied to the input terminal a of the comparator 45, and the lower limit value lpp is supplied to the input terminal b.
  • the comparator 45 compares the values of the input terminal a and the input terminal b, and notifies the selection control terminal S of the selector 46 of the comparison result.
  • the selector 46 outputs the value supplied from the input terminal A or the input terminal B from the output terminal O according to the value of the selection control terminal S.
  • the comparator 45 determines a> b, and as a result, the selector 46 The value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt is output.
  • the selector 46 outputs the lower limit value lpp according to the result of the comparator 45. .
  • the lower limit value lpp is supplied to the input terminal a of the comparator 47, and the comparison value (trq-ofs) is supplied to the input terminal b.
  • the comparator 47 compares the values of the input terminal a and the input terminal b, and notifies the selection control terminal S of the selector 48 of the comparison result.
  • the selector 48 outputs the value supplied to the input terminal A or the input terminal B from the output terminal O according to the value of the selection control terminal S.
  • the comparator 47 determines a> b, and the result The selector 48 outputs the output value of the selector 46.
  • the selector 48 selects the selector 43 according to the result of the comparator 47. Output the output value of.
  • the value output from the selector 48 is taken into the latch 34 at the clock timing.
  • the signal captured by the latch 34 is output to the limiter 64 as a new limit value lmt.
  • the new limit value lmt is also supplied to the comparator 42, the subtractor 41, and the comparator 45, whereby the next clock unit processing is performed.
  • the limit value generating unit 73 By configuring the limit value generating unit 73 as described above, first, when the current value of the comparison value (trq-ofs) is equal to or higher than the lower limit value lpp, the same processing as in the third embodiment is performed. That is, when the limit value lmt is less than or equal to the current value of the comparison value (trq-ofs), the current value of the comparison value (trq-ofs) is set as the new limit value lmt, and the limit value lmt is the comparison value (trq-ofs). ) Is larger than the current value of), a value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • the limit value generation unit 73 performs the following process. That is, when the limit value lmt is equal to or lower than the lower limit value lpp, the lower limit value lpp is set as a new limit value lmt. The limit value is lmt.
  • each function of FIG. 17 can be stored in a memory or the like as a program, and the microcomputer can execute the program, and the motor driving method based on the program can be executed.
  • FIG. 19 is a flowchart of the process for generating the limit value lmt of the motor drive device 70 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Limit value generation unit 73 may be configured to generate a limit value that executes processing according to the procedure of the flowchart of FIG.
  • the limit value generation unit 73 first compares the lower limit value lpp and the comparison value (trq-ofs) in step S200. When lower limit value lpp is equal to or smaller than comparison value (trq-ofs), the process proceeds to step S201. If the lower limit lpp is larger than the comparison value (trq-ofs), the process proceeds to step S204.
  • step S201 the limit value generation unit 73 compares the limit value lmt with the comparison value (trq-ofs).
  • the limit value lmt is larger than the comparison value (trq-ofs)
  • a value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt in step S202.
  • the comparison value (trq-ofs) is set as a new limit value lmt in step S203.
  • the limit value generation unit 73 compares the limit value lmt and the lower limit value lpp in step S204. When the limit value lmt is larger than the lower limit value lpp, a value obtained by subtracting the change value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt in step S205. When the limit value lmt is less than or equal to the lower limit value lpp, the lower limit value lpp is set as a new limit value lmt in step S206.
  • the limit value generation unit 73 can generate the limit value lmt in which the lower limit is limited to the lower limit value lpp also by repeating such processing.
  • the motor is generated in accordance with the limiter output signal tlm in which the change amount of the decrease in the drive signal trq is suppressed by the limit value lmt generated by the limit value generation unit 73, as in the third embodiment. 10 is driven. For this reason, regenerative electric power can be suppressed, and the influence on the power supply and drive circuit by a regenerative phenomenon is suppressed by this.
  • the limit value generation unit 73 in the present embodiment generates the comparison signal (trq-ofs) obtained by adding the negative offset value -ofs to the drive signal trq, and the comparison signal (trq-ofs)
  • the limit value lmt is updated based on the magnitude relationship between the value and the limit value lmt.
  • the limiter 64 limits the value of the drive signal trq to the limit value lmt when the drive signal trq falls below the limit value lmt.
  • the limit value generation unit 73 sets the value of the comparison signal (trq-ofs) as the new limit value lmt.
  • limit value generation unit 73 is set with a lower limit value lpp indicating the lower limit of limit value lmt.
  • the lower limit value lpp is set as a new limit value lmt
  • a value obtained by subtracting a predetermined value dlm from the limit value lmt is set as a new limit value lmt.
  • the limiter output signal tlm when the drive amount changes can be limited to decrease while gradually changing, such as when the speed of the motor 10 is changed.
  • the amount of regenerative power from the motor 10 can be suppressed, and thereby the influence on the power supply and drive circuit due to the regenerative phenomenon can be suppressed.
  • the motor drive device of the present invention is a motor drive device that drives and controls a motor in accordance with an external command.
  • the motor drive device includes a drive control unit that generates a drive signal for driving a motor, a limiter that limits a range of values of the drive signal, a limit value generation unit that generates a limit value, and an output signal of the limiter.
  • a drive output unit that generates a corresponding energization signal and energizes the winding of the motor by the energization signal.
  • the limit value generation unit is configured to generate a comparison signal obtained by adding an offset value to the drive signal and update the limit value based on the magnitude relationship between the value of the comparison signal and the limit value.
  • the position detector detects the position of the mover, and the configuration example in which the detection position is converted into the speed detection signal by the speed detection unit has been described.
  • the system configuration may be such that the position is detected.
  • mover or load with a speed detector, and uses the detected speed as a speed detection signal may be sufficient.
  • the position control system may be configured to control the position based on the positional deviation amount between the commanded position command signal and the position detection signal from the position detector. Furthermore, it is good also as a position control system provided with the speed detector by the structure including the circuit which integrates a detection speed into a detection position.
  • the present invention is applied to a control system that performs feedback control by a driving amount based on a deviation amount between a command signal and a detection signal so that a moving operation of a mover by a motor follows a movement amount such as a commanded position or speed.
  • a control system that performs feedback control by a driving amount based on a deviation amount between a command signal and a detection signal so that a moving operation of a mover by a motor follows a movement amount such as a commanded position or speed.
  • the present invention can also be applied to a configuration in which the amount of movement is directly controlled by the driving amount based on the command signal.
  • the moving operation may be a rotating operation of the mover by a motor, a linear operation, or another moving operation.
  • the offset value is set to a positive value, and when the drive signal exceeds the limit value, the limiter limits the drive signal value to be equal to or less than the limit value
  • Embodiment 3 In 4 and 4 the configuration in which the offset value is set to a negative value and the limiter limits the value of the drive signal to be equal to or greater than the limit value when the drive signal falls below the limit value has been described separately.
  • it may be configured to include either one of the limiters limited to the limit value or less as in the first and second embodiments and one of the limiters limited to the limit value or more as in the third and fourth embodiments. it can. This makes it possible to suppress adverse effects due to the regeneration phenomenon as well as current suppression.
  • the motor driving device and motor driving method according to the present invention are suitable for fan motors that do not require a high-speed response, particularly because they can perform stable slow-up and slow-down when the speed command changes. It can be used as a motor drive device and a motor drive method for a motor for motors and electrical equipment, other motors.

Landscapes

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Abstract

駆動信号trqを生成する駆動制御部と、駆動信号trqの値の範囲を制限するリミッタと、制限値lmtを生成する制限値生成部と、リミッタの出力信号に応じた通電信号を通電する駆動出力部とを備える。制限値生成部は、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した比較信号を生成し、比較信号の値(trq+ofs)と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。

Description

モータ駆動装置およびモータ駆動方法
 本発明は、PWM駆動方式などを用いてモータを駆動するモータ駆動装置およびモータ駆動方法に関し、特に、モータへの駆動出力を制限するリミッタ機能を備えたモータ駆動装置およびモータ駆動方法に関する。
 従来、このようなリミッタ機能を備えたモータ駆動装置として、リミッタの制限値をモータの駆動開始から所定の時間間隔で徐々に値を増加させるモータ駆動装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このようなモータ駆動装置は、PWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)駆動における駆動パルスのデューティ比を可変し、このデューティ比に応じた駆動電力でモータを駆動している。そして、モータのスタート時、回転子の最低起動電力となるための所定のデューティ比から、所定の時間間隔でデューティ比を徐々に増加させてモータを駆動する構成としている。従来のモータ駆動装置は、このような構成とすることにより、ソフトスタート動作に基づくモータの起動とともに、スタート時の無駄な電流を抑制している。
 このような従来のモータ駆動装置は、モータのスタート時における電流の抑制を図っている。ところが、モータの速度を変化させたときなど指令値の変更時にも突入電流のような多くの電流が流れる。このため、モータのスタート時における電流の抑制のみでは十分に電流抑制ができないという課題があった。図20は、従来のモータにおいて、速度を変化させたときに流れる電流の測定結果を示した図である。図20において、上段の波形は、モータの速度を指令する速度指令とそれに応答する実際のモータ速度とを示している。中段の波形は、PWM信号のデューティ比の変化を示している。そして、図20の下段の波形は、上段のように速度変更したとき、モータに流れるモータ電流の変化を示している。図20から明らかなように、モータの速度を高速となるように変更すると、速度変更時において突入電流のように多くの電流が流れることがわかる。
 また、例えば、図20に示す電流制限量Ithで電流を制限することで、このような突入電流を制限することが可能である。しかしながら、この場合、瞬時に電流制限が働くため、制限時にモータから騒音が出たり、メカ部への衝撃が大きくなったりするなどの課題があった。
 また、モータの速度を低速となるように変更した場合には、モータから回生現象によってモータ駆動装置へと回生電力が逆供給される。そのため、電源電圧の上昇によって、電源ラインに接続される機器が故障するなどのおそれがあった。
特開2000-116178号公報
 本発明のモータ駆動装置は、外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置であって、駆動制御部と、リミッタと、制限値生成部と、駆動出力部とを備える。駆動制御部は、モータを駆動するための駆動信号を生成する。リミッタは、駆動信号の値の範囲を制限する。制限値生成部は、制限値を生成する。駆動出力部は、リミッタの出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電する。そして、制限値生成部は、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新する構成である。
 また、本発明のモータ駆動方法は、外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、次のステップを含む。すなわち、モータを駆動するための駆動信号を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限するステップと、制限値を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限した出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電するステップとを含む。そして、制限値を生成するステップは、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新する。
 この構成によれば、モータの例えば回転速度をある回転速度から速度変更、すなわち駆動量が変化したとき、リミッタ出力信号がゆるやかに変化するように制限する制限値を容易に生成できる。このため、本発明のモータ駆動装置およびモータ駆動方法によれば、モータの例えば速度指令が変化した時などにおいても回転速度のスローアップを実現でき、駆動量の変化時におけるモータの電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制したモータ駆動装置およびモータ駆動方法を提供できる。さらに、モータの速度を低速に変更、すなわち駆動量を小さくする場合には、回転速度などのスローダウンも実現できるため、回生現象による悪影響なども抑制可能なモータ駆動装置およびモータ駆動方法を提供できる。また、オフセット値を加算することで、定常状態においてはモータの制御動作を阻害することなく、安定な制御動作が可能となる。
図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置を含むブロック図である。 図2は、同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図である。 図3は、同、モータ駆動装置の制限値の変化を含む波形図である。 図4は、同、モータ駆動装置のリミッタ出力信号を含む波形図である。 図5は、同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャートである。 図6は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置を含むブロック図である。 図7は、同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図である。 図8は、同、モータ駆動装置の制限値の変化を含む波形図である。 図9は、同、モータ駆動装置のリミッタ出力信号を含む波形図である。 図10は、同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャートである。 図11は、同、モータ駆動装置の速度を変化させたときに流れる電流の測定結果を示した図である。 図12は、本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置を含むブロック図である。 図13は、同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図である。 図14は、同、モータ駆動装置の制限値の変化を含む波形図である。 図15は、同、モータ駆動装置のリミッタ出力信号を含む波形図である。 図16は、同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャートである。 図17は、本発明の実施の形態4におけるモータ駆動装置を含むブロック図である。 図18は、同、モータ駆動装置の制限値生成部のブロック図である。 図19は、同、モータ駆動装置の制限値の生成処理のフローチャートである。 図20は、従来のモータにおける速度を変化させたときに流れる突入電流の測定結果を示した図である。
 以下、本発明の実施の形態におけるモータ駆動装置について図面を参照しながら説明する。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置20の構成を示すブロック図である。
 図1に示すように、本実施の形態におけるモータ駆動装置20は、モータ10と位置検出器11とに接続される。モータ10は、巻線を巻回した固定子(図示せず)と、巻線を通電駆動することで回転する可動子(図示せず)とを備えている。本実施の形態では、モータ10がU相、V相、W相とする3相の巻線を有し、各相をパルス幅変調(PWM)された信号で回転駆動するブラシレスモータの一例を挙げて説明する。
 位置検出器11は、モータ10内に備えた可動子の回転位置を検出し、その回転位置に応じた位置検出信号Pdを出力する。一方、可動子の回転速度を指令するため、モータ駆動装置20には、速度指令を示す速度指令信号Vrが通知される。
 モータ駆動装置20は、図1に示すように、減算器21と、駆動制御部22と、制限値生成部23と、リミッタ24と、PWM信号生成部25と、駆動出力部26と、速度検出部27とを備えている。
 位置検出器11からの位置検出信号Pdは、速度検出部27に供給される。速度検出部27は、位置検出信号Pdが示す位置情報を利用し、例えば位置変化からモータ10の可動子の回転速度を検出し、検出した回転速度を示す速度検出信号Vdを出力する。このように、本実施の形態では、可動子の回転速度を示す速度検出信号Vdが通知され、また、回転速度を制御するために指令された指令速度を示す速度指令信号Vrが通知される。そして、モータ駆動装置20は、速度検出信号Vdと速度指令信号Vrとに基づき、可動子の回転速度が指令速度に追従するようにフィードバック制御する速度制御系が構成されている。
 減算器21は、速度検出信号Vdと速度指令信号Vrとの差分を求めることで、検出した回転速度と指令速度との速度偏差量を求める。この速度偏差量は速度偏差信号dvとして駆動制御部22に供給される。
 駆動制御部22は、速度偏差信号dvに対して例えば比例積分などの演算処理を行い、速度偏差信号dvがゼロとなるように制御するための駆動信号trqを生成し、出力する。駆動信号trqは、制限値生成部23およびリミッタ24に供給される。
 なお、以下、このような速度制御系の構成例を挙げて説明するが、例えば、位置検出信号と位置指令信号との偏差量に基づき駆動信号trqを生成し、制限値生成部23およびリミッタ24に供給し、モータ可動子の位置を制御するような位置制御系の構成などであってもよい。
 リミッタ24は、駆動信号trqの値の範囲を制限し、より具体的には、駆動信号trqが所定の値以下となるように制御する。本実施の形態では、リミッタ24は、駆動信号trqが制限値lmtを越えるとき、駆動信号trqの値が制限値lmtとなるように制限して出力する。また、駆動信号trqが制限値lmtを越えないときは、駆動信号trqの値をそのまま出力する。リミッタ24は、このように処理した信号をリミッタ出力信号tlmとして、PWM信号生成部25に供給する。また、詳細については以下で説明するが、制限値生成部23は、駆動信号trqを用いて制限値lmtを生成し、生成した制限値lmtをリミッタ24に通知する。
 PWM信号生成部25は、リミッタ出力信号tlmに応じてパルス幅変調されたPWM信号tpを生成する。具体的には、リミッタ出力信号tlmの値に応じたデューティ比となるように、PWM信号tpの各パルスのデューティ比が設定される。このようなPWM信号tpが駆動出力部26に供給される。なお、リミッタ24により駆動信号trqの値が制限されない程度に小さい場合には、駆動信号trqに応じたデューティ比となり、制限された場合には、制限値lmtに応じたデューティ比に制限されることになる。
 駆動出力部26は、PWM信号tpに応じた通電信号を相ごとに生成し、通電信号UVWによりモータ10の巻線を通電駆動する。
 モータ駆動装置20は、このように構成されており、リミッタ出力信号tlm、すなわち速度偏差量が大きいほど、PWM信号生成部25で生成されるPWM信号tpのデューティ比も高くなる。また、PWM信号tpのデューティ比が高くなると、固定子の巻線には、より多くの通電電流が流れることになる。また、例えば、回転速度が高速となるように速度指令信号Vrを変更した場合も、速度偏差量が大きくなり、駆動信号trqに対応する駆動量は増加するように変化するため、多くの通電電流が流れることになる。本実施の形態では、制限値生成部23が、このような過大電流を抑制するための制限値lmtを生成する構成としている。
 以下、このような制限値lmtを生成する制限値生成部23の詳細について説明する。
 図2は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置20の制限値生成部23のブロック図である。図2に示す制限値生成部23は、クロック信号による所定の周期でデジタル処理する構成例を挙げている。すなわち、駆動信号trqは、クロック信号の周期ごとに値を有したデータ列として入力され、制限値lmtもクロック単位で生成され、クロック信号の周期ごとの値として出力される。
 制限値生成部23は、図2に示すように、加算器30と加算器31と比較器32とセレクタ33とラッチ34とを備える。
 駆動制御部22から制限値生成部23に供給された駆動信号trqはこれらの構成要素によって処理され、この処理によって制限値lmtが生成され、生成された制限値lmtが、クロック単位でラッチ34に取り込まれ保持される。
 駆動制御部22から供給された駆動信号trqは、まず加算器30に供給される。加算器30は、駆動信号trqに所定の値のオフセット値ofsを加算し、この加算結果を比較信号(trq+ofs)として出力する。ここで、オフセット値ofsは正の値を有する。この比較信号(trq+ofs)は、次に説明する比較器32での比較の基準として利用される。なお、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、駆動信号trqにこのようなオフセット値ofsを加算した比較信号(trq+ofs)を利用して制限値lmtを生成しており、これによって、定常状態においてはモータの制御動作を阻害することなく、安定な制御動作を可能としている。また、比較信号(trq+ofs)もクロック信号の周期ごとに値を有したデータ列であり、以下、ある時点での比較信号(trq+ofs)の値を比較値(trq+ofs)として説明する。
 比較器32には、この比較値(trq+ofs)とラッチ34に保持した制限値lmtとが供給される。比較器32は、比較値(trq+ofs)とラッチ34からの制限値lmtとの値の大きさを比較する。比較器32の比較結果はセレクタ33に通知される。セレクタ33には、さらに、比較値(trq+ofs)とともに、加算器31により制限値lmtに所定の値の変更値dlmを加算した値が供給される。ここで、変更値dlmは正の値を有する。セレクタ33は、比較器32の比較結果に応じて、ラッチ34からの制限値lmtが比較値(trq+ofs)よりも小さいとき、制限値lmtに変更値dlmを加算した値を選択し、ラッチ34からの制限値lmtが比較値(trq+ofs)以上のとき比較値(trq+ofs)を選択して出力する。なお、加算器31により加算される変更値dlmは、オフセット値ofsよりも小さな値が好ましい。
 図2では、比較器32の入力端子aに制限値lmt、入力端子bに比較値(trq+ofs)が供給される。比較器32は、入力端子aと入力端子bとの値を比較し、その比較結果をセレクタ33の選択制御端子Sに通知する。セレクタ33は、選択制御端子Sの値に応じて、入力端子Aか入力端子Bかに供給された値を、出力端子Oから出力する。すなわち、制限値生成部23では、比較器32の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された比較値(trq+ofs)よりも小さいとき、比較器32はa<bと判定し、その結果、セレクタ33は、制限値lmtに変更値dlmを加算した値を出力する。また、比較器32の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された比較値(trq+ofs)以上のとき、比較器32の結果に応じて、セレクタ33は比較値(trq+ofs)を出力する。
 セレクタ33から出力された値は、ラッチ34にクロックのタイミングで取り込まれる。すなわち、ラッチ34のクロック端子CKには、所定の周期のクロック信号が供給されている。そして、ラッチ34は、入力端子Dに供給されたセレクタ33からの値をクロック信号のタイミングで取り込む。ラッチ34で取り込まれた信号は、ラッチ34の出力端子Qから、新たな制限値lmtとしてリミッタ24へと出力される。また、新たな制限値lmtは、比較器32および加算器31にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。
 以上説明したように、制限値生成部23は、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した比較信号を生成し、比較信号の値(trq+ofs)と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。より具体的には、制限値生成部23は、制限値lmtが比較信号の現在の値(trq+ofs)以上のとき、比較信号の現在の値(trq+ofs)を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較信号の現在の値(trq+ofs)よりも小さいとき、制限値lmtに変更値dlmを加えた値を新たな制限値lmtとする構成である。
 次に、このように構成された制限値生成部23およびリミッタ24の動作について説明する。
 図3は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置20の制限値lmtの変化を含む波形図である。また、図4は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置20のリミッタ出力信号tlmを含む波形図である。図3および図4では、値Tr0となる駆動信号trqに対応した回転速度から、速度指令信号Vrによって、値Tr1となる駆動信号trqに対応した回転速度へと変更した速度制御の場合の一例を挙げている。すなわち、駆動信号trqに対応する駆動量が増加するようにその駆動量が変化した場合の一例を示している。
 まず、図3を用いて、制限値生成部23が制限値lmtを生成する動作について説明する。図3において、駆動信号trqは、時刻t1まで、一定な値Tr0として制限値生成部23に供給される。そして、速度指令信号Vrが高速となるように変更されたのに応答して、駆動信号trqは、時刻t1から急激な増加を開始する。駆動信号trqは、一旦、収束値Tr1を越えるオーバーシュートの期間を経た後、収束値Tr1へと収束する。また、比較値(trq+ofs)は、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した値であるため、駆動信号trqに応じて図3のように変化する。
 ここで、時刻t1までの期間は、比較値(trq+ofs)と制限値lmtとは等しいため、セレクタ33は比較値(trq+ofs)を選択する。これにより、時刻t1までの期間は、制限値lmtとして、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した値がリミッタ24に供給される。
 次に、時刻t1になると、駆動信号trqは、急激に増加していくため、新たな駆動信号trqの値が供給されるごとに、その値も増加している。これに伴なって、新たな比較値(trq+ofs)も増加している。このため、ラッチ34から出力される現在の制限値lmtに比べて、新たな比較値(trq+ofs)のほうが大きい。そこで、セレクタ33は、現在の制限値lmtに変更値dlmを加算した値を選択する。そして、現在の制限値lmtに変更値dlmを加算した値が、新たな制限値lmtとしてラッチ34から出力される。すなわち、図3において、時刻t1から時刻t2までの期間では、現在の制限値lmtに比べて新たな比較値(trq+ofs)のほうが大きいため、制限値lmtはクロック単位ごとに変更値dlmで増加していくような特性となる。
 次に、時刻t2以降は、駆動信号trqの減少に伴ない、ラッチ34から出力される現在の制限値lmtに比べて、新たな比較値(trq+ofs)はそれ以下の値となる。このため、セレクタ33は比較値(trq+ofs)を選択する。これにより、時刻t2以降は、制限値lmtとして、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した値がリミッタ24に供給される。
 以上、ある回転速度から高速となるように速度変更したとき、図3に示すような制限値lmtがリミッタ24に供給される。
 図4では、リミッタ24の入力信号である駆動信号trq、制限値lmtおよびリミッタ出力信号tlmを示している。図4に示すように、期間Tlmtの間は、駆動信号trqが制限値lmtにより制限されて出力される。また、駆動信号trqが大きいと、それに応じてモータ巻線への電流も多くなる。これに対し、本モータ駆動装置20は、図4に示すように、モータの速度を変更したときの駆動信号trqをスローアップで変化するように制限できるため、モータの速度変更時に流れる突入電流のような過大な電流を抑制できる。また、モータの速度変更時におけるリミッタ出力信号tlmはゆるやかに変化しながら増加するため、制限時における騒音も抑制でき、メカ部への衝撃も抑えることができる。また、以上速度制御系に本発明を適用した例を挙げて説明したが、例えば、位置制御系における位置変更時などへの適用も同様であり、要するに駆動量の変化に応じてモータ可動子を動かすような構成に本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。
 なお、以上、制限値生成部23が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値lmtを生成するような構成例を挙げて説明したが、例えば、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成であってもよい。一例として、図1の減算器21、駆動制御部22、制限値生成部23、リミッタ24、PWM信号生成部25、速度検出部27の機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とすることによっても、本実施の形態を実現できる。すなわち、モータを駆動するための駆動信号を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限するステップと、制限値を生成するステップと、駆動信号の値の範囲を制限した出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電するステップとを備え、制限値を生成するステップが、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新するようなモータ駆動方法をマイコンが実行する構成でも本発明を実施できる。
 図5は、本発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置20の制限値lmtを生成する処理のフローチャートである。制限値生成部23は、図5のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。
 制限値生成部23は、まず、ステップS101において、制限値lmtと比較値(trq+ofs)とを比較する。制限値lmtが比較値(trq+ofs)よりも小さいとき(ステップS101においてNoのとき)、ステップS102において、制限値lmtに変更値dlmを加算した値を新たな制限値lmtとする。また、制限値lmtが比較値(trq+ofs)以上のとき(ステップS101においてYesのとき)、ステップS103において、比較値(trq+ofs)を新たな制限値lmtとする。
 このように新たな制限値lmtに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部23がこのような処理を繰り返すことによっても、制限値lmtを生成することができる。
 以上のように、本実施の形態における制限値生成部23は、駆動信号trqに正の値のオフセット値ofsを加算した比較信号(trq+ofs)を生成し、比較信号(trq+ofs)の値と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。また、リミッタ24は、駆動信号trqが制限値lmtを越えたとき、駆動信号trqの値が制限値lmtとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部23は、制限値lmtが比較信号(trq+ofs)の値以上のとき、比較信号(trq+ofs)の値を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較信号(trq+ofs)の値よりも小さいとき、制限値lmtに所定の値dlmを加えた値を新たな制限値lmtとする。
 この構成により、モータ10の速度変更時など、駆動量が変化するときのリミッタ出力信号tlmがゆるやかに変化しながら増加するように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ10の電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制できる。
 (実施の形態2)
 図6は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置50の構成を示すブロック図である。
 図1に示す実施の形態1のモータ駆動装置20との比較において、制限値生成部53が、図1の制限値生成部23と異なった構成となっている。
 図7は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置50の制限値生成部53のブロック図である。本実施の形態の制限値生成部53は、実施の形態1の制限値生成部23の機能に加えて、駆動信号trqの上限を制限するような機能をさらに備えている。なお、実施の形態1と同様の構成要素については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
 図7に示す制限値生成部53は、さらに、比較器35、比較器37、セレクタ36、セレクタ38を備えている。さらに、制限値生成部53は、制限値lmtの上限を示す上限値uppが設定されている。上限値uppは、制限値lmtの上限を設定する値であるため、比較的大きな値が設定される。
 図7において、比較器35の入力端子aにはラッチ34からの制限値lmt、入力端子bには上限値uppが供給される。比較器35は、入力端子aと入力端子bとの値を比較し、その比較結果をセレクタ36の選択制御端子Sに通知する。セレクタ36は、選択制御端子Sの値に応じて、入力端子Aか入力端子Bかに供給された値を、出力端子Oから出力する。すなわち、比較器35の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された上限値uppよりも小さいとき、比較器35はa<bと判定し、その結果、セレクタ36は、制限値lmtに変更値dlmを加算した値を出力する。また、比較器35の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された上限値upp以上のとき、比較器35の結果に応じて、セレクタ36は上限値uppを出力する。
 また、比較器37の入力端子aには上限値upp、入力端子bには比較値(trq+ofs)が供給される。比較器37は、入力端子aと入力端子bとの値を比較し、その比較結果をセレクタ38の選択制御端子Sに通知する。セレクタ38は、選択制御端子Sの値に応じて、入力端子Aか入力端子Bかに供給された値を、出力端子Oから出力する。すなわち、比較器37の入力端子aに供給された上限値uppが、入力端子bに供給された比較値(trq+ofs)よりも小さいとき、比較器37はa<bと判定し、その結果、セレクタ38は、セレクタ36の出力値を出力する。また、比較器37の入力端子aに供給された上限値uppが、入力端子bに供給された比較値(trq+ofs)以上のとき、比較器37の結果に応じて、セレクタ38はセレクタ33の出力値を出力する。
 セレクタ38から出力された値は、ラッチ34にクロックのタイミングで取り込まれる。ラッチ34で取り込まれた信号は、新たな制限値lmtとしてリミッタ24へと出力される。また、新たな制限値lmtは、比較器32、加算器31および比較器35にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。
 このような制限値生成部53に構成により、まず、比較値(trq+ofs)の現在の値が上限値upp以下の場合は、実施の形態1と同様の処理を行う。すなわち、制限値lmtが比較値(trq+ofs)の現在の値以上のとき、比較値(trq+ofs)の現在の値を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較値(trq+ofs)の現在の値よりも小さいとき、制限値lmtに変更値dlmを加えた値を新たな制限値lmtとする。
 一方、比較値(trq+ofs)の現在の値が上限値uppよりも大きいとき、制限値生成部53は、次のような処理を行う。すなわち、制限値lmtが上限値upp以上のとき、上限値uppを新たな制限値lmtとし、制限値lmtが上限値uppよりも小さいとき、制限値lmtに変更値dlmを加えた値を新たな制限値lmtとしている。
 図8は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置50の制限値lmtの変化を含む波形図である。また、図9は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置50のリミッタ出力信号tlmを含む波形図である。図8および図9は、図3および図4と同様に、速度指令信号Vrによって、回転速度が高速となるように変更した速度制御の場合の一例を挙げている。
 図8において、駆動信号trqは、時刻t1まで、一定な値として制限値生成部53に供給される。そして、速度指令信号Vrが高速となるように変更されたのに応答して、駆動信号trqは、時刻t1から急激な増加を開始する。駆動信号trqは、一旦、収束値を越えるオーバーシュートの期間を経た後、収束値へと収束する。また、比較値(trq+ofs)は、駆動信号trqに応じて図8のように変化する。
 ここで、時刻t1までの期間は、まず、上限値uppが比較値(trq+ofs)以上である。そして、比較値(trq+ofs)と制限値lmtとは等しい。このため、セレクタ38は、セレクタ33の出力を選択する。そして、セレクタ33は比較値(trq+ofs)を選択する。これにより、時刻t1までの期間は、制限値lmtとして、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した値がリミッタ24に供給される。
 次に、時刻t1になると、駆動信号trqは、急激に増加していくため、新たな駆動信号trqの値が供給されるごとに、その値も増加している。これに伴なって、新たな比較値(trq+ofs)も増加している。このため、ラッチ34から出力される現在の制限値lmtに比べて、新たな比較値(trq+ofs)のほうが大きい。そこで、セレクタ33は、現在の制限値lmtに変更値dlmを加算した値を選択する。一方、時刻t1から時刻t5までは、上限値uppが比較値(trq+ofs)以上であるため、セレクタ38は、セレクタ33の出力を選択する。よって、時刻t1から時刻t5までの期間は、現在の制限値lmtに変更値dlmを加算した値が、新たな制限値lmtとしてラッチ34から出力される。
 次に、時刻t5を越えた時点で、上限値uppが比較値(trq+ofs)よりも小さくなり、セレクタ38はセレクタ36の出力を選択する。一方、制限値lmtは上限値uppよりも小さい。このため、セレクタ36は、現在の制限値lmtに変更値dlmを加算した値を選択する。よって、時刻t5から時刻t6までの期間も、現在の制限値lmtに変更値dlmを加算した値が、新たな制限値lmtとしてラッチ34から出力される。
 すなわち、図8において、時刻t1から時刻t6までの期間では、制限値lmtはクロック単位ごとに変更値dlmで増加していくような特性となる。
 次に時刻t6となった時点で、制限値lmtは上限値uppと等しくなる。このため、セレクタ36は上限値uppを選択して出力する。一方、時刻t6から時刻t7までの期間では、上限値uppが比較値(trq+ofs)よりも小さいので、セレクタ38はセレクタ36の出力を選択している。このため、時刻t6から時刻t7までの期間は、上限値uppが制限値lmtとしてラッチ34から出力される。また、このような処理により、時刻t6から時刻t7までの期間において、制限値lmtが上限値uppで制限される。
 次に、時刻t7以降は、上限値uppが比較値(trq+ofs)以上となるので、セレクタ38はセレクタ33の出力を選択する。一方、駆動信号trqの減少に伴ない、現在の制限値lmtに比べて、新たな比較値(trq+ofs)はそれ以下の値となる。このため、セレクタ33は比較値(trq+ofs)を選択する。これにより、時刻t7以降は、制限値lmtとして、駆動信号trqにオフセット値ofsを加算した値がリミッタ24に供給される。
 以上説明した制限値生成部53の動作により、ある回転速度から高速となるように速度変更したとき、図8に示すような制限値lmtがリミッタ24に供給される。
 図9では、リミッタ24の入力信号である駆動信号trq、制限値lmtおよびリミッタ出力信号tlmを示している。図9に示すように、図4のリミッタ出力信号tlmと比較して、リミッタ出力信号tlmのピーク値が上限値uppに制限されるため、モータの速度変更時に流れる突入電流のような過大な電流をさらに抑制できる。
 なお、本実施の形態においても速度制御系に本発明を適用した例を挙げて説明したが、これに限定されず、駆動量を変更してモータ可動子を動かすような構成に本発明を適用することで、同様の効果を得ることができる。
 また、以上、制限値生成部53が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値lmtを生成するような構成例を挙げて説明したが、例えば、実施の形態1で説明したように、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成のほうが一般的である。すなわち、図6の各機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とし、そのプログラムに基づくモータ駆動方法を実行する構成とすることもできる。
 図10は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置50の制限値lmtの生成処理のフローチャートである。制限値生成部53は、図10のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。
 制限値生成部53は、まずステップS100において、上限値uppと比較値(trq+ofs)とを比較する。上限値uppが比較値(trq+ofs)以上のとき、ステップS101に進む。また、上限値uppが比較値(trq+ofs)よりも小さいとき、ステップS104に進む。
 制限値生成部53は、ステップS101において、制限値lmtと比較値(trq+ofs)とを比較する。制限値lmtが比較値(trq+ofs)よりも小さいとき、ステップS102において、制限値lmtに変更値dlmを加算した値を新たな制限値lmtとする。また、制限値lmtが比較値(trq+ofs)以上のとき、ステップS103において、比較値(trq+ofs)を新たな制限値lmtとする。
 また、制限値生成部53は、ステップS104において、制限値lmtと上限値uppとを比較する。制限値lmtが上限値uppよりも小さいとき、ステップS105において、制限値lmtに変更値dlmを加算した値を新たな制限値lmtとする。また、制限値lmtが上限値upp以上のとき、ステップS106において、上限値uppを新たな制限値lmtとする。
 このように新たな制限値lmtに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部53がこのような処理を繰り返すことによっても、図8に示すような制限値lmtを生成することができる。
 図11は、本発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置50の速度を変化させたときに流れる電流の測定結果を示した図である。図11において、上段の波形は、速度指令信号Vrとそれに応答する実際のモータ速度とを示している。図11の中段の波形は、PWM信号tpのデューティ比の変化を示している。そして、図11の下段の波形は、上段の波形のように速度変更したとき、モータに流れるモータ電流の変化を示している。図20に示した従来のモータ駆動装置のモータ電流と比較して明らかなように、モータ駆動装置50によってモータの速度を変更した場合、速度変更時においてモータ電流はゆるやかに増加する。これとともに、モータ駆動装置50によれば、図20に示した突入電流期間のような過大な電流が流れる期間を抑制できる。
 このように、本実施の形態における制限値生成部53は、駆動信号trqに正の値のオフセット値ofsを加算した比較信号(trq+ofs)を生成し、比較信号(trq+ofs)の値と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。また、リミッタ24は、駆動信号trqが制限値lmtを越えたとき、駆動信号trqの値が制限値lmtとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部53は、制限値lmtが比較信号(trq+ofs)の値以上のとき、比較信号(trq+ofs)の値を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較信号(trq+ofs)の値よりも小さいとき、制限値lmtに所定の値dlmを加えた値を新たな制限値lmtとする。さらに、制限値生成部53は、制限値lmtの上限を示す上限値uppが設定される。そして、比較信号(trq+ofs)の値が上限値uppよりも大きく、かつ、制限値lmtが上限値upp以上のとき、上限値uppを新たな制限値lmtとし、比較信号(trq+ofs)の値が上限値uppよりも大きく、かつ、制限値lmtが上限値uppよりも小さいとき、制限値lmtに所定の値dlmを加えた値を新たな制限値lmtとする。
 この構成により、本実施の形態によっても、モータ10の速度変更時など、駆動量が変化するときのリミッタ出力信号tlmがゆるやかに変化しながら増加するように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ10の電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制できる。
 (実施の形態3)
 図12は、本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置60の構成を示すブロック図である。実施の形態1との比較において、モータ駆動装置60は、実施の形態1とは異なった構成のリミッタ64および制限値生成部63を備えている。なお、実施の形態1と同一の構成要素については同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。
 本実施の形態では、リミッタ64は、駆動信号trqが所定の値以上となるように制御することで、駆動信号trqの値の範囲を制限している。すなわち、リミッタ64は、駆動信号trqが制限値lmtを下回るとき、駆動信号trqの値が制限値lmtとなるように制限して出力する。また、駆動信号trqが制限値lmtを越えるときは、駆動信号trqの値をそのまま出力する。リミッタ64は、このように処理した信号をリミッタ出力信号tlmとして、PWM信号生成部25に供給する。そして、制限値生成部63は、リミッタ64がこのような駆動信号trqの制限を行うため、駆動信号trqを用いて制限値lmtを生成する。
 ところで、速度制御が可能なモータにおいて、例えば、一定速度での運転状態から速度が低下するように減速した場合、モータが発電機として作用し、誘起電圧を発生する。このため、本来モータに電力を供給するための電源や駆動回路に対して、逆にモータが誘起電圧による電力を供給してしまう、いわゆる回生現象が発生することが知られている。
 本実施の形態では、モータを減速するとき、すなわち、駆動量が減少するようにその駆動量が変化するとき、リミッタ64により駆動信号trqの変化量を抑制し、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制している。
 図13は、本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置60の制限値生成部63のブロック図である。図13に示す制限値生成部63も、実施の形態1の制限値生成部23と同様に、クロック信号による所定の周期でデジタル処理する構成例を挙げている。
 制限値生成部63は、図13に示すように、減算器40と減算器41と比較器42とセレクタ43とラッチ34とを備える。
 駆動制御部22から供給された駆動信号trqは、まず減算器40に供給される。減算器40は、駆動信号trqから所定の値のオフセット値ofsを減算し、この減算結果を比較信号(trq-ofs)として出力する。ここで、オフセット値ofsは正の値を有する。なお、比較信号(trq-ofs)を求めるため、駆動信号trqに負の値のオフセット値-ofsを加算してもよい。また、本実施の形態でも、ある時点での比較信号(trq-ofs)の値を比較値(trq-ofs)として説明する。
 比較器42には、この比較値(trq-ofs)とラッチ34に保持した制限値lmtとが供給される。比較器42は、比較値(trq-ofs)とラッチ34からの制限値lmtとの値の大きさを比較する。比較器42の比較結果はセレクタ43に通知される。セレクタ43には、さらに、比較値(trq-ofs)とともに、減算器41により制限値lmtに所定の値の変更値dlmを減算した値が供給される。ここで、変更値dlmは正の値を有する。なお、制限値lmtに負の値の変更値-dlmを加算した値を供給する構成としてもよい。セレクタ43は、比較器42の比較結果に応じて、ラッチ34からの制限値lmtが比較値(trq-ofs)よりも大きいとき、制限値lmtから変更値dlmを減算した値を選択し、ラッチ34からの制限値lmtが比較値(trq-ofs)以下のとき比較値(trq-ofs)を選択して出力する。なお、減算器41により減算される変更値dlmは、オフセット値ofsよりも小さな値が好ましい。
 図13では、比較器42の入力端子aに制限値lmt、入力端子bに比較値(trq-ofs)が供給される。比較器42は、入力端子aと入力端子bとの値を比較し、その比較結果をセレクタ43の選択制御端子Sに通知する。セレクタ43は、選択制御端子Sの値に応じて、入力端子Aか入力端子Bかに供給された値を、出力端子Oから出力する。すなわち、制限値生成部63では、比較器42の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された比較値(trq-ofs)よりも大きいとき、比較器42はa>bと判定し、その結果、セレクタ43は、制限値lmtから変更値dlmを減算した値を出力する。また、比較器42の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された比較値(trq-ofs)以下のとき、比較器42の結果に応じて、セレクタ43は比較値(trq-ofs)を出力する。
 セレクタ43から出力された値は、ラッチ34にクロックのタイミングで取り込まれる。ラッチ34で取り込まれた信号は、ラッチ34の出力端子Qから、新たな制限値lmtとしてリミッタ64へと出力される。また、新たな制限値lmtは、比較器42および減算器41にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。
 以上説明したように、制限値生成部63は、駆動信号trqから負のオフセット値-ofsを加算した比較信号を生成し、比較信号の値(trq-ofs)と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。より具体的には、制限値生成部63は、制限値lmtが比較信号の現在の値(trq-ofs)以下のとき、比較信号の現在の値(trq-ofs)を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較信号の現在の値(trq-ofs)よりも大きいとき、制限値lmtから正の値の変更値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする構成である。
 次に、このような構成された制限値生成部63およびリミッタ64の動作について説明する。
 図14は、本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置60の制限値lmtの変化を含む波形図である。また、図15は、本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置60のリミッタ出力信号tlmを含む波形図である。図14および図15では、値Tr10となる駆動信号trqに対応した回転速度から、速度指令信号Vrによって、値Tr11となる駆動信号trqに対応した回転速度へと変更した速度制御の場合の一例を挙げている。すなわち、駆動信号trqに対応する駆動量が減少するようにその駆動量が変化している。
 まず、図14を用いて、制限値生成部63が制限値lmtを生成する動作について説明する。図14において、駆動信号trqは、時刻t11まで、一定な値Tr10として制限値生成部63に供給される。そして、速度指令信号Vrが低速となるように変更されたのに応答して、駆動信号trqは、時刻t11から急激な減少を開始し、収束値Tr11へと収束する。また、比較値(trq-ofs)は、駆動信号trqからオフセット値ofsを減算した値であるため、駆動信号trqに応じて図14のように変化する。
 ここで、時刻t11までの期間は、比較値(trq-ofs)と制限値lmtとは等しいため、セレクタ43は比較値(trq-ofs)を選択する。これにより、時刻t11までの期間は、制限値lmtとして、駆動信号trqからオフセット値ofsを減算した値がリミッタ64に供給される。
 次に、時刻t11になると、駆動信号trqは、急激に減少していくため、新たな駆動信号trqの値が供給されるごとに、その値も減少している。これに伴なって、新たな比較値(trq-ofs)も減少している。このため、ラッチ34から出力される現在の制限値lmtに比べて、新たな比較値(trq-ofs)のほうが小さい。そこで、セレクタ43は、現在の制限値lmtから変更値dlmを減算した値を選択する。そして、現在の制限値lmtから変更値dlmを減算した値が、新たな制限値lmtとしてラッチ34から出力される。すなわち、図14において、時刻t11から時刻t12までの期間では、現在の制限値lmtに比べて新たな比較値(trq-ofs)のほうが小さいため、制限値lmtはクロック単位ごとに変更値dlmで減少していくような特性となる。
 次に、時刻t12以降は、駆動信号trqがほぼ一定となり、ラッチ34から出力される現在の制限値lmtと、新たな比較値(trq-ofs)とは等しくなる。このため、セレクタ43は比較値(trq-ofs)を選択する。これにより、時刻t12以降は、制限値lmtとして、駆動信号trqからオフセット値ofsを減算した値がリミッタ64に供給される。
 以上、ある回転速度から低速となるように速度変更したとき、図14に示すような制限値lmtがリミッタ64に供給される。
 図15では、リミッタ64の入力信号である駆動信号trq、制限値lmtおよびリミッタ出力信号tlmを示している。図15に示すように、期間Tlmtの間は、駆動信号trqが制限値lmtにより制限されて出力される。
 ここで、駆動信号trqが急激に減少した場合、上述したように回生現象が発生し、モータからモータ駆動装置や電源に回生電力が逆供給され、モータ駆動装置や電源に悪影響を及ぼすおそれがある。本実施の形態では、このような回生現象の影響を抑制するため、制限値生成部63およびリミッタ64を備えている。すなわち、制限値生成部63により生成された制限値lmtにより、図15に示したように、駆動信号trqの減少の変化量を抑制したリミッタ出力信号tlmに応じてモータ10が駆動される。このため、回生電力を抑制でき、これによって回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制している。
 なお、以上、制限値生成部63が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値lmtを生成するような構成例を挙げて説明したが、実施の形態1や実施の形態2と同様に、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成のほうが一般的である。すなわち、図12の各機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とし、そのプログラムに基づくモータ駆動方法を実行する構成とすることもできる。
 図16は、本発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置60の制限値lmtを生成する処理のフローチャートである。制限値生成部63は、図16のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。
 制限値生成部63は、ステップS201において、制限値lmtと比較値(trq-ofs)とを比較する。制限値lmtが比較値(trq-ofs)よりも大きいとき、ステップS202において、制限値lmtから変更値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。また、制限値lmtが比較値(trq-ofs)以下のとき、ステップS203において、比較値(trq-ofs)を新たな制限値lmtとする。
 このように新たな制限値lmtに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部63がこのような処理を繰り返すことによっても、制限値lmtを生成することができる。
 以上のように、本実施の形態における制限値生成部63は、駆動信号trqに負の値のオフセット値-ofsを加算した比較信号(trq-ofs)を生成し、比較信号(trq-ofs)の値と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。また、リミッタ64は、駆動信号trqが制限値lmtを下回るとき、駆動信号trqの値が制限値lmtとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部63は、制限値lmtが比較信号(trq-ofs)の値以下のとき、比較信号(trq-ofs)の値を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較信号(trq-ofs)の値よりも大きいとき、制限値lmtに所定の値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。
 この構成により、モータ10の速度変更時などにおけるリミッタ出力信号tlmがゆるやかに変化しながら減少、すなわちスローダウンするように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ10からの回生電力の電力量を抑制でき、これによって、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制できる。
 (実施の形態4)
 図17は、本発明の実施の形態4におけるモータ駆動装置70の構成を示すブロック図である。本実施の形態でも、実施の形態3と同様に、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制したモータ駆動装置の構成としている。
 図12に示す実施の形態3のモータ駆動装置60との比較において、制限値生成部73が、図12の制限値生成部63と異なった構成となっている。
 図18は、本発明の実施の形態4におけるモータ駆動装置70の制限値生成部73のブロック図である。本実施の形態の制限値生成部73は、実施の形態3の制限値生成部63の機能に加えて、駆動信号trqの下限を制限するような機能をさらに備えている。なお、実施の形態3と同様の構成要素については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
 図18に示す制限値生成部73は、さらに、比較器45、比較器47、セレクタ46、セレクタ48を備えている。さらに、制限値生成部73は、制限値lmtの下限を示す下限値lppが設定されている。下限値lppは、制限値lmtの下限を設定する値であるため、ゼロあるいはゼロに近い正の値が設定される。
 図18において、比較器45の入力端子aにはラッチ34からの制限値lmt、入力端子bには下限値lppが供給される。比較器45は、入力端子aと入力端子bとの値を比較し、その比較結果をセレクタ46の選択制御端子Sに通知する。セレクタ46は、選択制御端子Sの値に応じて、入力端子Aか入力端子Bかに供給された値を、出力端子Oから出力する。すなわち、比較器45の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された下限値lppよりも大きいとき、比較器45はa>bと判定し、その結果、セレクタ46は、制限値lmtから変更値dlmを減算した値を出力する。また、比較器45の入力端子aに供給された制限値lmtが、入力端子bに供給された下限値lpp以下のとき、比較器45の結果に応じて、セレクタ46は下限値lppを出力する。
 また、比較器47の入力端子aには下限値lpp、入力端子bには比較値(trq-ofs)が供給される。比較器47は、入力端子aと入力端子bとの値を比較し、その比較結果をセレクタ48の選択制御端子Sに通知する。セレクタ48は、選択制御端子Sの値に応じて、入力端子Aか入力端子Bかに供給された値を、出力端子Oから出力する。すなわち、比較器47の入力端子aに供給された下限値lppが、入力端子bに供給された比較値(trq-ofs)よりも大きいとき、比較器47はa>bと判定し、その結果、セレクタ48は、セレクタ46の出力値を出力する。また、比較器47の入力端子aに供給された下限値lppが、入力端子bに供給された比較値(trq-ofs)以下のとき、比較器47の結果に応じて、セレクタ48はセレクタ43の出力値を出力する。
 セレクタ48から出力された値は、ラッチ34にクロックのタイミングで取り込まれる。ラッチ34で取り込まれた信号は、新たな制限値lmtとしてリミッタ64へと出力される。また、新たな制限値lmtは、比較器42、減算器41および比較器45にも供給され、これによって次のクロック単位の処理が行われる。
 このような制限値生成部73に構成により、まず、比較値(trq-ofs)の現在の値が下限値lpp以上の場合は、実施の形態3と同様の処理を行う。すなわち、制限値lmtが比較値(trq-ofs)の現在の値以下のとき、比較値(trq-ofs)の現在の値を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較値(trq-ofs)の現在の値よりも大きいとき、制限値lmtに変更値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。
 一方、比較値(trq-ofs)の現在の値が下限値lppよりも小さいとき、制限値生成部73は、次のような処理を行う。すなわち、制限値lmtが下限値lpp以下のとき、下限値lppを新たな制限値lmtとし、制限値lmtが下限値lppよりも大きいとき、制限値lmtに変更値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとしている。
 なお、以上、制限値生成部73が各機能ブロックによるデジタル処理で制限値lmtを生成するような構成例を挙げて説明したが、例えば、実施の形態1~3で説明したように、プログラムのような処理手順に基づく処理で行うような構成のほうが一般的である。すなわち、図17の各機能をプログラムとしてメモリなどに記憶させ、マイコンがそのプログラムを実行するような構成とし、そのプログラムに基づくモータ駆動方法を実行する構成とすることもできる。
 図19は、本発明の実施の形態4におけるモータ駆動装置70の制限値lmtの生成処理のフローチャートである。制限値生成部73は、図19のフローチャートの手順に従って処理を実行するような制限値を生成するステップの構成であってもよい。
 制限値生成部73は、まずステップS200において、下限値lppと比較値(trq-ofs)とを比較する。下限値lppが比較値(trq-ofs)以下のとき、ステップS201に進む。また、下限値lppが比較値(trq-ofs)よりも大きいとき、ステップS204に進む。
 制限値生成部73は、ステップS201において、制限値lmtと比較値(trq-ofs)とを比較する。制限値lmtが比較値(trq-ofs)よりも大きいとき、ステップS202において、制限値lmtから変更値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。また、制限値lmtが比較値(trq-ofs)以下のとき、ステップS203において、比較値(trq-ofs)を新たな制限値lmtとする。
 また、制限値生成部73は、ステップS204において、制限値lmtと下限値lppとを比較する。制限値lmtが下限値lppよりも大きいとき、ステップS205において、制限値lmtから変更値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。また、制限値lmtが下限値lpp以下のとき、ステップS206において、下限値lppを新たな制限値lmtとする。
 このように新たな制限値lmtに更新した後、例えば呼び出し元の処理に戻る。制限値生成部73がこのような処理を繰り返すことによっても、下限を下限値lppに制限した制限値lmtを生成することができる。
 以上、本実施の形態によっても、制限値生成部73において生成された制限値lmtにより、実施の形態3と同様に、駆動信号trqの減少の変化量を抑制したリミッタ出力信号tlmに応じてモータ10が駆動される。このため、回生電力を抑制でき、これによって回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制している。
 このように、本実施の形態における制限値生成部73は、駆動信号trqに負の値のオフセット値-ofsを加算した比較信号(trq-ofs)を生成し、比較信号(trq-ofs)の値と制限値lmtとの大小関係に基づき制限値lmtを更新する。また、リミッタ64は、駆動信号trqが制限値lmtを下回るとき、駆動信号trqの値が制限値lmtとなるように制限する。そして、本実施の形態では、制限値生成部73は、制限値lmtが比較信号(trq-ofs)の値以下のとき、比較信号(trq-ofs)の値を新たな制限値lmtとし、制限値lmtが比較信号(trq-ofs)の値よりも大きいとき、制限値lmtに所定の値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。さらに、制限値生成部73は、制限値lmtの下限を示す下限値lppが設定される。そして、比較信号(trq-ofs)の値が下限値lppよりも小さく、かつ、制限値lmtが下限値lpp以下のとき、下限値lppを新たな制限値lmtとし、比較信号(trq-ofs)の値が下限値lppよりも小さく、かつ、制限値lmtが下限値lppよりも大きいとき、制限値lmtから所定の値dlmを減算した値を新たな制限値lmtとする。
 この構成により、本実施の形態によっても、モータ10の速度変更時など、駆動量が変化するときのリミッタ出力信号tlmがゆるやかに変化しながら減少するように制限できるため、駆動量の変化時におけるモータ10からの回生電力の電力量を抑制でき、これによって、回生現象による電源や駆動回路への影響を抑制できる。
 以上説明したように、本発明のモータ駆動装置は、外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置である。本モータ駆動装置は、モータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、駆動信号の値の範囲を制限するリミッタと、制限値を生成する制限値生成部と、リミッタの出力信号に応じた通電信号を生成し、通電信号によりモータの巻線を通電する駆動出力部とを備える。そして、制限値生成部は、駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、比較信号の値と制限値との大小関係に基づき制限値を更新する構成である。
 この構成によれば、モータの回転速度をある回転速度から速度変更したときなど、駆動量の変化時におけるリミッタ出力信号がゆるやかに変化するように制限できる。このため、駆動量の変化時におけるモータの電流抑制とともに、駆動量の変化時における騒音も抑制でき、さらに、回生現象による悪影響なども抑制できる。
 なお、上述した各実施の形態において、制御系として速度制御系の一例を挙げて説明したが、速度制御系に代えて、位置制御系としたシステム構成に置き換えても同様の作用効果が発揮される。
 また、本実施の形態では、位置検出器が可動子の位置を検出し、検出位置を速度検出部で速度検出信号に変換するような構成例を挙げて説明したが、位置検出器が負荷の位置を検出するようなシステム構成であってもよい。さらに、速度検出器によって可動子や負荷の速度を検出し、検出した速度を速度検出信号とするような構成であってもよい。さらに、指令された位置指令信号と位置検出器からの位置検出信号との位置偏差量に基づき、位置制御系によって位置制御されるような構成であってもよい。さらに、検出速度を積分して検出位置とするような回路を含めた構成により速度検出器を備えた位置制御系としてもよい。要するに、モータによる可動子の動き動作が、指令された位置や速度などの動き量に追従するように、指令信号と検出信号との偏差量に基づく駆動量によってフィードバック制御する制御系に本発明を適用することができる。さらには、指令信号に基づく駆動量によって直接に動き量を制御するような構成にも本発明を適用することができる。また、動き動作として、モータによる可動子の回転動作であってもよく、直線動作であってもよく、その他の動き動作であってもよい。
 また、上述した各実施の形態において、PWMを利用して巻線を通電駆動する構成例を挙げて説明したが、PWM以外の駆動方式でも適用可能である。
 また、実施の形態1および2では、オフセット値を正の値とし、駆動信号が制限値を越えたとき、リミッタが駆動信号の値を制限値以下となるように制限する構成、実施の形態3および4では、オフセット値を負の値とし、駆動信号が制限値を下回るとき、リミッタが駆動信号の値を制限値以上となるように制限する構成について、それぞれ分けて説明した。しかし、実施の形態1および2のような制限値以下に制限するリミッタのいずれかと、実施の形態3および4のような制限値以上に制限するリミッタのいずれかとをそれぞれ備えた構成とすることもできる。これによって、電流抑制とともに、回生現象による悪影響の抑制も可能となる。
 本発明におけるモータ駆動装置およびモータ駆動方法は、速度指令が変化した時などに安定したスローアップやスローダウンが可能であるため、特に、高速な応答を要求されないファンモータなどに好適であり、家電用や電装用のファンモータ、その他のモータのモータ駆動装置およびモータ駆動方法として利用できる。
 10  モータ
 11  位置検出器
 20,50,60,70  モータ駆動装置
 21,40,41  減算器
 22  駆動制御部
 23,53,63,73  制限値生成部
 24,64  リミッタ
 25  PWM信号生成部
 26  駆動出力部
 27  速度検出部
 30,31  加算器
 32,35,37,42,45,47  比較器
 33,36,38,43,46,48  セレクタ
 34  ラッチ

Claims (14)

  1. 外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置であって、
    前記モータを駆動するための駆動信号を生成する駆動制御部と、
    前記駆動信号の値の範囲を制限するリミッタと、
    制限値を生成する制限値生成部と、
    前記リミッタの出力信号に応じた通電信号を生成し、前記通電信号により前記モータの巻線を通電する駆動出力部とを備え、
    前記制限値生成部は、前記駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、前記比較信号の値と前記制限値との大小関係に基づき前記制限値を更新することを特徴とするモータ駆動装置。
  2. 前記オフセット値は、正の値であり、
    前記リミッタは、前記駆動信号が制限値を越えたとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
  3. 前記制限値生成部は、前記制限値が前記比較信号の値以上のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも小さいとき、前記制限値に所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項2に記載のモータ駆動装置。
  4. 前記制限値生成部は、前記制限値の上限を示す上限値がさらに設定され、
    前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値以上のとき、前記上限値を新たな前記制限値とし、
    前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値よりも小さいとき、前記制限値に前記所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項3に記載のモータ駆動装置。
  5. 前記オフセット値は、負の値であり、
    前記リミッタは、前記駆動信号が制限値を下回るとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
  6. 前記制限値生成部は、前記制限値が前記比較信号の値以下のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも大きいとき、前記制限値から所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項5に記載のモータ駆動装置。
  7. 前記制限値生成部は、前記制限値の下限を示す下限値がさらに設定され、
    前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値以下のとき、前記下限値を新たな前記制限値とし、
    前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値よりも大きいとき、前記制限値から前記所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項6に記載のモータ駆動装置。
  8. 外部からの指令に従ってモータを駆動制御するモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、
    前記モータを駆動するための駆動信号を生成するステップと、
    前記駆動信号の値の範囲を制限するステップと、
    制限値を生成するステップと、
    前記駆動信号の値の範囲を制限した出力信号に応じた通電信号を生成し、前記通電信号により前記モータの巻線を通電するステップとを備え、
    前記制限値を生成するステップは、前記駆動信号にオフセット値を加算した比較信号を生成し、前記比較信号の値と前記制限値との大小関係に基づき前記制限値を更新することを特徴とするモータ駆動方法。
  9. 前記オフセット値は、正の値であり、
    前記駆動信号の値の範囲を制限するステップは、前記駆動信号が制限値を越えたとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項8に記載のモータ駆動方法。
  10. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値が前記比較信号の値以上のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも小さいとき、前記制限値に所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項9に記載のモータ駆動方法。
  11. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値の上限を示す上限値がさらに設定され、
    前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値以上のとき、前記上限値を新たな前記制限値とし、
    前記比較信号の値が前記上限値よりも大きく、かつ、前記制限値が前記上限値よりも小さいとき、前記制限値に前記所定の値を加えた値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項10に記載のモータ駆動方法。
  12. 前記オフセット値は、負の値であり、
    前記駆動信号の値の範囲を制限するステップは、前記駆動信号が制限値を下回るとき、前記駆動信号の値が制限値となるように制限することを特徴とする請求項8に記載のモータ駆動方法。
  13. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値が前記比較信号の値以下のとき、前記比較信号の値を新たな前記制限値とし、前記制限値が前記比較信号の値よりも大きいとき、前記制限値から所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項12に記載のモータ駆動方法。
  14. 前記制限値を生成するステップは、前記制限値の下限を示す下限値がさらに設定され、
    前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値以下のとき、前記下限値を新たな前記制限値とし、
    前記比較信号の値が前記下限値よりも小さく、かつ、前記制限値が前記下限値よりも大きいとき、前記制限値から前記所定の値を減算した値を新たな前記制限値とすることを特徴とする請求項13に記載のモータ駆動方法。
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