JP2019057981A - モータ制御用集積回路 - Google Patents
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Abstract
Description
Iq=IdRefsin(Δθ) …(1)
TM=PφIq …(2)
そこで、モータの強制転流制御をより安定的に行うことができる,又はモータの回転が停止した状態を検出して回路を保護できるモータ制御用集積回路を提供する。
入力される速度指令値に基づき前記PWM信号を生成して出力するPWM生成部と、
PWM制御に使用される搬送波と前記同期モータに通電される電流を検出する電流検出器に発生した信号とに基づいて、前記搬送波の周期内における固定された所定のタイミングで相電流の微分値を検出する電流検出部とを備え、
前記PWM生成部は、前記微分値に基づいて前記同期モータの速度を演算すると、前記速度に基づき同期モータへ印加するPWM信号を生成する。
入力される速度指令値に基づき前記PWM信号を生成して出力するPWM生成部と、
PWM制御に使用される搬送波と前記同期モータに通電される電流を検出する電流検出器に発生した信号とに基づいて、前記搬送波の周期内における固定された所定のタイミングで相電流の微分値を検出する電流検出部と、
前記微分値に基づいて前記同期モータの回転位置の変化を示す信号を生成し、前記信号に基づいて前記同期モータの停止状態を判定する停止判定部とを備え、
前記PWM生成部は、前記停止判定部が前記停止状態を判定すると、前記PWM信号の出力を停止する。
以下、第1実施形態について図1から図7を参照して説明する。図1は、モータ制御用IC(Integrated Circuit,集積回路)によりインバータ回路を制御してモータを駆動するシステムの構成を示す。直流電源1は、回転子に永久磁石を備える永久磁石同期モータ(以下、単にモータと称す)2を駆動する電力源である。直流電源1は、交流電源を直流に変換したものでも良い。インバータ回路3は、6個のスイッチング素子,例えばNチャネルMOSFET4U+,4Y+,4W+,4U−,4Y−,4W−を3相ブリッジ接続して構成されており、後述する変調部5で生成される3相分6つのスイッチング信号に基づいて、モータ2を駆動する電圧を生成する。
Du=−Dsin(θRef+θV)+0.5
Dv=−Dsin(θRef+θV−2π/3)+0.5
Dw=−Dsin(θRef+θV+2π/3)+0.5 …(3)
Lu=L0−L1cos(2θ)
Lv=L0−L1cos{2(θ−2π/3)}
Lw=L0−L1cos{2(θ+2π/3)} …(4)
これらインダクタンスの回転位置依存性を利用することで、モータ速度がゼロ近傍となる条件下でも回転位置を推定できる。
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。第1実施形態では、位置信号生成部6で生成したパルス信号Ha,Hb,Hcから速度推定値ωcを演算していたが、第2実施形態では、パルス信号Ha,Hb,Hcを停止判定部21に入力する。停止判定部21では、カウンタ等を用いてパルス信号Ha,Hb,Hcのハイレベル期間又はローレベル期間を測定する。そして、測定した期間が一定時間以上であれば、モータ2が停止状態であると判定し、停止信号を出力する。
3相のPWM信号を実施形態のように発生させるためには、3種類のキャリアを用いずに位相シフト機能等を利用しても良いし、1種類のキャリアのデューティ設定タイミングや、パルス発生の比較極性等を変更するなどの方法を利用しても良い。
電流変化量検出部がキャリア周期内で3相の電流を検出するタイミングは、必ずしもキャリアのレベルが最小又は最大を示す位相を基準とする必要はなく、3相の電流を検出可能な範囲でキャリアの任意の位相に基づいて設定すれば良い。
また、電流を検出するタイミングは、PWMキャリアの周期に一致させる必要はなく、例えばキャリア周期の2倍や4倍の周期で検出を行っても良い。したがって、電流変化量検出部に入力する電流検出タイミング信号は、キャリアから得られた信号そのものである必要はなく、別個のタイマで生成した信号であっても良い。
電流変化量を測定する電圧ベクトルは、前記のV1,V3,V5に限らない。つまり、制御に用いる相電流の微分値はdIu(100),dIv(010),dIw(001)に限ることなく、互いに60度の位相差を有する関係となる微分値を適宜選択すれば良い。
電流検出部はシャント抵抗でもCTでも良い。スイッチング素子はMOSFET、IGBT,パワートランジスタやSiC,GaN等のワイドギャップ半導体等を使用しても良い。
Claims (6)
- 同期モータを駆動対象とし、3相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を所定のPWM信号に従いオンオフ制御することで直流を3相交流に変換するインバータ回路に前記PWM信号を出力するモータ制御用集積回路であって、
入力される速度指令値に基づき前記PWM信号を生成して出力するPWM生成部と、
PWM制御に使用される搬送波と前記同期モータに通電される電流を検出する電流検出器に発生した信号とに基づいて、前記搬送波の周期内における固定された所定のタイミングで相電流の微分値を検出する電流検出部とを備え、
前記PWM生成部は、前記微分値に基づいて前記同期モータの速度を演算すると、前記速度に基づき同期モータへ印加するPWM信号を生成するモータ制御用集積回路。 - 前記PWM生成部は、前記微分値の3相間の大小関係に基づいて、前記同期モータのロータ回転位置に応じて変化するパルス信号を生成する位置信号生成部と、
前記パルス信号のレベルが変化する間隔より前記同期モータの速度を演算する速度演算部とを備える請求項1記載のモータ制御用集積回路。 - 前記PWM生成部は、前記速度指令値と、演算した前記同期モータの速度との差に応じてデューティ指令値を決定する速度制御部と、
前記デューティ指令値と、前記速度指令値を積分した位置指令値と、入力される電圧位相指令値とに基づいて、3相デューティ指令値を決定する3相デューティ生成部とを備える請求項1又は2記載のモータ制御用集積回路。 - 同期モータを駆動対象とし、3相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を所定のPWM信号に従いオンオフ制御することで直流を3相交流に変換するインバータ回路に前記PWM信号を出力するモータ制御用集積回路であって、
入力される速度指令値に基づき前記PWM信号を生成して出力するPWM生成部と、
PWM制御に使用される搬送波と前記同期モータに通電される電流を検出する電流検出器に発生した信号とに基づいて、前記搬送波の周期内における固定された所定のタイミングで相電流の微分値を検出する電流検出部と、
前記微分値に基づいて前記同期モータの回転位置の変化を示す信号を生成し、前記信号に基づいて前記同期モータの停止状態を判定する停止判定部とを備え、
前記PWM生成部は、前記停止判定部が前記停止状態を判定すると、前記PWM信号の出力を停止するモータ制御用集積回路。 - 前記微分値の3相間の大小関係に基づいて、前記同期モータのロータ回転位置に応じて変化するパルス信号を生成する位置信号生成部を備え、
前記停止判定部は、前記パルス信号のレベルが変化する間隔より前記同期モータの停止状態を判定する請求項4記載のモータ制御用集積回路。 - 前記PWM生成部は、前記速度指令値を積分した位置指令値と、入力されるデューティ指令値と、入力される電圧位相指令値とに基づいて3相デューティ指令値を決定する3相デューティ生成部を備える請求項4又は5記載のモータ制御用集積回路。
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