JPH10201284A - ブラシレスｄｃモータの制御装置 - Google Patents
ブラシレスｄｃモータの制御装置Info
- Publication number
- JPH10201284A JPH10201284A JP9001114A JP111497A JPH10201284A JP H10201284 A JPH10201284 A JP H10201284A JP 9001114 A JP9001114 A JP 9001114A JP 111497 A JP111497 A JP 111497A JP H10201284 A JPH10201284 A JP H10201284A
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- JP
- Japan
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- edge
- electrical angle
- magnetic pole
- signal
- motor
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- Pending
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エン
コーダレスで正弦波駆動を可能とする。 【解決手段】ブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラ
シレスＤＣモータ１の磁極を検出する磁極検出手段５
と、この磁極検出手段５から得られる磁極位置信号から
磁極のエッジ信号を検出するエッジ検出手段６と、エッ
ジ信号の間隔を測定クロックの分解能で計測するカウン
タ手段７と、磁極位置信号から所定電気角を得、この電
気角の区間内の電気角の補正を区間内のエッジ信号の加
速度が一定の条件で実際に得られるエッジ信号の情報の
平均速度、電気角が所定角度変化するまでの時間により
行う補正処理手段８と、この補正された電気角情報に基
づきブラシレスＤＣモータを制御する制御手段９とを備
えている。
コーダレスで正弦波駆動を可能とする。 【解決手段】ブラシレスＤＣモータの制御装置は、ブラ
シレスＤＣモータ１の磁極を検出する磁極検出手段５
と、この磁極検出手段５から得られる磁極位置信号から
磁極のエッジ信号を検出するエッジ検出手段６と、エッ
ジ信号の間隔を測定クロックの分解能で計測するカウン
タ手段７と、磁極位置信号から所定電気角を得、この電
気角の区間内の電気角の補正を区間内のエッジ信号の加
速度が一定の条件で実際に得られるエッジ信号の情報の
平均速度、電気角が所定角度変化するまでの時間により
行う補正処理手段８と、この補正された電気角情報に基
づきブラシレスＤＣモータを制御する制御手段９とを備
えている。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、例えば電動の移
動体等に搭載される正弦波駆動方式により駆動するブラ
シレスＤＣモータの制御装置に関するものである。
動体等に搭載される正弦波駆動方式により駆動するブラ
シレスＤＣモータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ホールモータは永久磁石型同期
電動機の一種で、永久磁石の磁極位置をホールセンサを
用いて検出し帰還することにより脱調を防いでいるのが
特徴である。ＡＣサーボと違い、ロータリエンコーダを
用いず、例えば１２０位相の１８０°通電三相インバー
タで駆動するのが一般的である。直流電動機と同様、イ
ンバータの直流電圧、あるいは、通電相のチョッパによ
り電流・速度を制御するためブラシレスＤＣモータとも
呼ばれる。この場合、ＡＣサーボモータと違い、永久磁
石の着磁は台形波とすることが多く、通電相が切り替わ
る例えば６０°毎にトルクリプルが生じる。このような
ブラシレスＤＣモータ（永久磁石型同期電動機）は、ブ
ラシ・整流子片がなく構造が簡単なため、安価・堅牢・
メンテナスフリーという優れた特徴があり、急速に需要
が増加している。さらに、回転子の慣性モーメントが小
さくなることも利点の一つである。
電動機の一種で、永久磁石の磁極位置をホールセンサを
用いて検出し帰還することにより脱調を防いでいるのが
特徴である。ＡＣサーボと違い、ロータリエンコーダを
用いず、例えば１２０位相の１８０°通電三相インバー
タで駆動するのが一般的である。直流電動機と同様、イ
ンバータの直流電圧、あるいは、通電相のチョッパによ
り電流・速度を制御するためブラシレスＤＣモータとも
呼ばれる。この場合、ＡＣサーボモータと違い、永久磁
石の着磁は台形波とすることが多く、通電相が切り替わ
る例えば６０°毎にトルクリプルが生じる。このような
ブラシレスＤＣモータ（永久磁石型同期電動機）は、ブ
ラシ・整流子片がなく構造が簡単なため、安価・堅牢・
メンテナスフリーという優れた特徴があり、急速に需要
が増加している。さらに、回転子の慣性モーメントが小
さくなることも利点の一つである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、トルクリプ
ル、高調波損失、弱め界磁制御などの観点からは正弦波
駆動が望ましく、その場合位置センサ、例えばロータリ
ーエンコーダを用いる必要がある。さらに、３相バイポ
ーラ駆動となり、総合的には直流機よりも高価になるの
が現状である。
ル、高調波損失、弱め界磁制御などの観点からは正弦波
駆動が望ましく、その場合位置センサ、例えばロータリ
ーエンコーダを用いる必要がある。さらに、３相バイポ
ーラ駆動となり、総合的には直流機よりも高価になるの
が現状である。
【０００４】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エンコ
ーダレスで正弦波駆動を可能とするブラシレスＤＣモー
タの制御装置を提供することを目的としている。
ので、磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エンコ
ーダレスで正弦波駆動を可能とするブラシレスＤＣモー
タの制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載のブラシレスＤＣ
モータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータの磁極を検
出する磁極検出手段と、この磁極検出手段から得られる
磁極位置信号から磁極のエッジ信号を検出するエッジ検
出手段と、前記エッジ信号の間隔を測定クロックの分解
能で計測するカウンタ手段と、前記磁極位置信号から所
定電気角を得、この電気角の区間内の電気角の補正を前
記区間内の前記エッジ信号の加速度が一定の条件で実際
に得られるエッジ信号の情報の平均速度、前記電気角が
所定角度変化するまでの時間により行う補正処理手段
と、この補正された電気角情報に基づき前記ブラシレス
ＤＣモータを制御する制御手段とを備えることを特徴と
している。磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エ
ンコーダレスで正弦波駆動を可能とし、構造が簡単で安
価である。また、エッジ信号の加速度が一定の条件で実
際に得られるエッジ信号の情報の平均速度、電気角が所
定角度変化するまでの時間により補正を行うため、加減
速時も位置の誤差が少ないから効果的である。
目的を達成するために、請求項１記載のブラシレスＤＣ
モータの制御装置は、ブラシレスＤＣモータの磁極を検
出する磁極検出手段と、この磁極検出手段から得られる
磁極位置信号から磁極のエッジ信号を検出するエッジ検
出手段と、前記エッジ信号の間隔を測定クロックの分解
能で計測するカウンタ手段と、前記磁極位置信号から所
定電気角を得、この電気角の区間内の電気角の補正を前
記区間内の前記エッジ信号の加速度が一定の条件で実際
に得られるエッジ信号の情報の平均速度、前記電気角が
所定角度変化するまでの時間により行う補正処理手段
と、この補正された電気角情報に基づき前記ブラシレス
ＤＣモータを制御する制御手段とを備えることを特徴と
している。磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エ
ンコーダレスで正弦波駆動を可能とし、構造が簡単で安
価である。また、エッジ信号の加速度が一定の条件で実
際に得られるエッジ信号の情報の平均速度、電気角が所
定角度変化するまでの時間により補正を行うため、加減
速時も位置の誤差が少ないから効果的である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、この発明のブラシレスＤＣ
モータの制御装置を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。
モータの制御装置を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。
【０００７】図１はブラシレスＤＣモータの制御装置の
構成を示すブロック図である。ブラシレスＤＣモータ１
は、例えば永久磁石型同期電動機の一種のホールモータ
であり、このブラシレスＤＣモータ１で負荷２を駆動す
る。このブラシレスＤＣモータ１は、ロータリエンコー
ダを用いず、例えば駆動手段３である１２０位相の１８
０°通電三相インバータで駆動する。
構成を示すブロック図である。ブラシレスＤＣモータ１
は、例えば永久磁石型同期電動機の一種のホールモータ
であり、このブラシレスＤＣモータ１で負荷２を駆動す
る。このブラシレスＤＣモータ１は、ロータリエンコー
ダを用いず、例えば駆動手段３である１２０位相の１８
０°通電三相インバータで駆動する。
【０００８】ブラシレスＤＣモータ１の制御装置は、電
流検出手段４、磁極検出手段５、エッジ検出手段６、カ
ウンタ手段７、補正処理手段８及び制御手段９から構成
される。ブラシレスＤＣモータ１の電流を電流検出手段
４で検出してモータ電流信号を補正処理手段８に備えら
れる演算処理部１０に送る。また、磁極位置を磁極検出
手段５により検出して磁極位置信号（Ｕ，Ｖ，Ｗ相信
号）を演算処理部１０及びエッジ検出手段６に送る。磁
極検出手段５として例えばホールセンサ（図示せず）を
用いて検出し帰還することにより脱調を防いでいる。ホ
ールセンサは、回転子の位置検出に半導体素子に生ずる
ホール効果を利用するものである。
流検出手段４、磁極検出手段５、エッジ検出手段６、カ
ウンタ手段７、補正処理手段８及び制御手段９から構成
される。ブラシレスＤＣモータ１の電流を電流検出手段
４で検出してモータ電流信号を補正処理手段８に備えら
れる演算処理部１０に送る。また、磁極位置を磁極検出
手段５により検出して磁極位置信号（Ｕ，Ｖ，Ｗ相信
号）を演算処理部１０及びエッジ検出手段６に送る。磁
極検出手段５として例えばホールセンサ（図示せず）を
用いて検出し帰還することにより脱調を防いでいる。ホ
ールセンサは、回転子の位置検出に半導体素子に生ずる
ホール効果を利用するものである。
【０００９】磁極位置信号の出力（Ｕ，Ｖ，Ｗ相信号）
からエッジ検出手段６は、磁極のエッジを検出してエッ
ジ信号を出力する。カウンタ手段７は、エッジ信号の間
隔を測定クロックの分解能で計測する。補正処理手段８
は、演算処理部１０により磁極位置信号から所定電気角
を得、この電気角の区間内の電気角の補正を区間内のエ
ッジ信号の加速度が一定の条件で実際に得られるエッジ
信号の情報の平均速度、前記電気角が所定角度変化する
までの時間により補正を行う。なお、ただし、時間計測
ができない低速時は、例えば６ステップの駆動とする。
からエッジ検出手段６は、磁極のエッジを検出してエッ
ジ信号を出力する。カウンタ手段７は、エッジ信号の間
隔を測定クロックの分解能で計測する。補正処理手段８
は、演算処理部１０により磁極位置信号から所定電気角
を得、この電気角の区間内の電気角の補正を区間内のエ
ッジ信号の加速度が一定の条件で実際に得られるエッジ
信号の情報の平均速度、前記電気角が所定角度変化する
までの時間により補正を行う。なお、ただし、時間計測
ができない低速時は、例えば６ステップの駆動とする。
【００１０】制御手段９は、ＰＷＭ部１１、ゲート駆動
部１２にを備え、補正された電気角情報に基づき駆動手
段３を制御する。駆動手段３は、インバータの電力増幅
部１３を備え、補正された電気角情報に基づきブラシレ
スＤＣモータ１を駆動し、磁極位置信号を基に回転子位
置を推定し、エンコーダレスで正弦波駆動を可能とし、
構造が簡単で安価である。また、エッジ信号の加速度が
一定の条件で実際に得られるエッジ信号の情報の平均速
度、電気角が所定角度変化するまでの時間により補正を
行うため、加減速時も位置の誤差が少ない。
部１２にを備え、補正された電気角情報に基づき駆動手
段３を制御する。駆動手段３は、インバータの電力増幅
部１３を備え、補正された電気角情報に基づきブラシレ
スＤＣモータ１を駆動し、磁極位置信号を基に回転子位
置を推定し、エンコーダレスで正弦波駆動を可能とし、
構造が簡単で安価である。また、エッジ信号の加速度が
一定の条件で実際に得られるエッジ信号の情報の平均速
度、電気角が所定角度変化するまでの時間により補正を
行うため、加減速時も位置の誤差が少ない。
【００１１】次に、磁極位置信号を基に回転子位置を推
定し、エンコーダレスの正弦波駆動を可能とする構造を
詳細に説明する。
定し、エンコーダレスの正弦波駆動を可能とする構造を
詳細に説明する。
【００１２】図２は電気角推定のフローチャート、図３
は磁極位置信号の計測を説明する図である。磁極検出手
段の出力の磁気位置信号（Ｕ，Ｖ，Ｗ相信号）を図３に
示し、この磁気位置信号により、６０°毎に電気角（回
転子位置）が得られる。ブラシレスＤＣモータ１の制御
には、位置制御を行うために正確な回転子位置を知る必
要があり、このために６０°区間の補正を行う。この補
正法には、研究レベルでは速度オブザーバを用いている
が、数学モデルの精度・同定機構の確立など実用上は問
題が残る。とりわけ、正確な位置を知る機会が電気角６
０°に一度では、オブザーバゲインを上げることができ
ず収束性に問題があり実用できないと考えられる。最
近、ハードウェアで６０°区間をＮ分割する方法が検討
されたが、加速時の誤差が大きいため一定速の運転に向
いていると考えられる。そこで、マイコンを用いセンサ
の周期を基に加速時の補償を行うことでさらに実用領域
を広げる手段が必要になる。しかし、何か固定条件がな
ければ推定は難しくここでは、電気角６０°区間の加速
度が一定として推定する。
は磁極位置信号の計測を説明する図である。磁極検出手
段の出力の磁気位置信号（Ｕ，Ｖ，Ｗ相信号）を図３に
示し、この磁気位置信号により、６０°毎に電気角（回
転子位置）が得られる。ブラシレスＤＣモータ１の制御
には、位置制御を行うために正確な回転子位置を知る必
要があり、このために６０°区間の補正を行う。この補
正法には、研究レベルでは速度オブザーバを用いている
が、数学モデルの精度・同定機構の確立など実用上は問
題が残る。とりわけ、正確な位置を知る機会が電気角６
０°に一度では、オブザーバゲインを上げることができ
ず収束性に問題があり実用できないと考えられる。最
近、ハードウェアで６０°区間をＮ分割する方法が検討
されたが、加速時の誤差が大きいため一定速の運転に向
いていると考えられる。そこで、マイコンを用いセンサ
の周期を基に加速時の補償を行うことでさらに実用領域
を広げる手段が必要になる。しかし、何か固定条件がな
ければ推定は難しくここでは、電気角６０°区間の加速
度が一定として推定する。
【００１３】任意の６０°区間を考えると、速度は６０
°区間の平均速度のみを知り得る。いま、図２におい
て、ステップＳ１で変数初期化を行い、ステップＳ２で
電気角の更新を行い、図３に示す磁極位置信号（Ｕ，
Ｖ，Ｗ相信号）から時間ｔが経過したときの位置を求め
る。
°区間の平均速度のみを知り得る。いま、図２におい
て、ステップＳ１で変数初期化を行い、ステップＳ２で
電気角の更新を行い、図３に示す磁極位置信号（Ｕ，
Ｖ，Ｗ相信号）から時間ｔが経過したときの位置を求め
る。
【００１４】
【００１５】その場合、以下の式が成立する。
【００１６】
【００１７】速度の瞬時値はわからないが、
【００１８】
【００１９】従って、回転子位置は（４）式となる。な
お、これは２極の場合を表し、それ以外では速度・加速
度に極対数を掛けた値となる。
お、これは２極の場合を表し、それ以外では速度・加速
度に極対数を掛けた値となる。
【００２０】
【００２１】しかし、加速度は常に一定ではなく位置推
定に誤差を生じる。この誤差の原因を加速度の誤差のみ
であると仮定すると、
定に誤差を生じる。この誤差の原因を加速度の誤差のみ
であると仮定すると、
【００２２】
【００２３】ここで、オーバーラインの付いている記号
は、計算値（推定値）を表す。
は、計算値（推定値）を表す。
【００２４】
【００２５】このΔθを基に加速度の誤差を求めると
（８）式となり、次の区間ではこの誤差を計算に用いた
加速度に加えて用いることで加速中の位置推定誤差を小
さくでき、適用範囲が広がると考えられる。
（８）式となり、次の区間ではこの誤差を計算に用いた
加速度に加えて用いることで加速中の位置推定誤差を小
さくでき、適用範囲が広がると考えられる。
【００２６】
【００２７】しかし、速度分解能が低い場合に加速度を
直接速度の時間微分で求める場合、平均化処理等を施さ
なければ値にばらつきを生じることが多い。従って、誤
差を積分する方式の方が値のばらつきが小さく、速度分
解能が低い場合に適している。
直接速度の時間微分で求める場合、平均化処理等を施さ
なければ値にばらつきを生じることが多い。従って、誤
差を積分する方式の方が値のばらつきが小さく、速度分
解能が低い場合に適している。
【００２８】（４）、（８）、（９）式の計算は、ＣＰ
Ｕで行い、実際にプログラムを作ることで確認できる。
また、位置推定の（４）式は５０〜１０Ｏμｓ程度の推
定間隔でよく実現可能である。なお、最低速度は時間計
測するカウンタの周波数とビット長で決まる。
Ｕで行い、実際にプログラムを作ることで確認できる。
また、位置推定の（４）式は５０〜１０Ｏμｓ程度の推
定間隔でよく実現可能である。なお、最低速度は時間計
測するカウンタの周波数とビット長で決まる。
【００２９】
【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明で
は、磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エンコー
ダレスで正弦波駆動を可能とし、構造が簡単で安価であ
る。また、エッジ信号の加速度が一定の条件で実際に得
られるエッジ信号の情報の平均速度、電気角が所定角度
変化するまでの時間により補正を行うため、加減速時も
位置の誤差が少ないから効果的である。
は、磁極位置信号を基に回転子位置を推定し、エンコー
ダレスで正弦波駆動を可能とし、構造が簡単で安価であ
る。また、エッジ信号の加速度が一定の条件で実際に得
られるエッジ信号の情報の平均速度、電気角が所定角度
変化するまでの時間により補正を行うため、加減速時も
位置の誤差が少ないから効果的である。
【図１】ブラシレスＤＣモータの制御装置の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】電気角推定のフローチャートである。
【図３】磁極位置信号の計測を説明する図である。
１ ブラシレスＤＣモータ ５ 磁極検出手段 ６ エッジ検出手段 ７ カウンタ手段 ８ 補正処理手段 ９ 制御手段
Claims (1)
- 【請求項１】ブラシレスＤＣモータの磁極を検出する磁
極検出手段と、この磁極検出手段から得られる磁極位置
信号から磁極のエッジ信号を検出するエッジ検出手段
と、前記エッジ信号の間隔を測定クロックの分解能で計
測するカウンタ手段と、前記磁極位置信号から所定電気
角を得、この電気角の区間内の電気角の補正を前記区間
内の前記エッジ信号の加速度が一定の条件で実際に得ら
れるエッジ信号の情報の平均速度、前記電気角が所定角
度変化するまでの時間により行う補正処理手段と、この
補正された電気角情報に基づき前記ブラシレスＤＣモー
タを制御する制御手段とを備えることを特徴とするブラ
シレスＤＣモータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001114A JPH10201284A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | ブラシレスｄｃモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9001114A JPH10201284A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | ブラシレスｄｃモータの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10201284A true JPH10201284A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11492444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9001114A Pending JPH10201284A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | ブラシレスｄｃモータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10201284A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003009576A (ja) * | 2001-06-18 | 2003-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロータ位置検知装置 |
| WO2003043173A3 (en) * | 2001-11-16 | 2004-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Motor controller |
| JP2006006067A (ja) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Nidec Shibaura Corp | ブラシレスｄｃモータの駆動装置 |
| KR101056476B1 (ko) * | 2009-11-09 | 2011-08-11 | 주식회사 케피코 | Ｂｌｄｃ 모터의 저속모드 제어장치 및 그 제어방법 |
| JP2013090567A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Deere & Co | 電気機械のロータ角度を推定する方法およびシステム |
| JP2014108034A (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-09 | Yaskawa Electric Corp | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
| KR20140076039A (ko) * | 2012-12-12 | 2014-06-20 | 한국전자통신연구원 | 전동기 구동 모듈, 그것의 동작 방법, 및 브러쉬리스 전동기 시스템 |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP9001114A patent/JPH10201284A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003009576A (ja) * | 2001-06-18 | 2003-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロータ位置検知装置 |
| WO2003043173A3 (en) * | 2001-11-16 | 2004-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Motor controller |
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