WO2019225373A1 - Motor drive device - Google Patents
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- H02P6/28—Arrangements for controlling current
Definitions
- the present invention relates to a motor drive device.
- Patent Document 1 discloses a motor driving device that drives a three-phase brushless motor in a sine wave.
- the two-phase phase current value of the three phases is detected by two current sensors, and the two-phase detected by each current sensor is detected. It is necessary to calculate the phase current value of the remaining one phase from each phase current value using Kirchhoff's law. For this reason, at least two current sensors are required, resulting in high costs.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a motor drive device for driving a three-phase brushless motor in a sine wave, and a phase current value of each phase is obtained by one current sensor. Be able to.
- One aspect of the present invention is a motor drive device that drives a three-phase brushless motor in a sine wave, and is connected to a power supply device via a busbar, and the DC power supplied from the power supply device via the busbar is AC
- An inverter that converts electric power and outputs it to the brushless motor, a current sensor that detects a bus current value flowing through the bus, and the current sensor at a timing when a phase current of one of the three phases becomes zero cross
- a phase current calculation unit that calculates a current value of each of the other two phases from the bus current detected by the control unit, and a drive control unit that controls the inverter based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit
- a motor drive device characterized by comprising:
- phase current calculation unit has a timing at which the electrical angle of the brushless motor is every 60 ° as a timing when the phase current value of the one phase becomes zero cross.
- the current values of the other two phases are calculated from the bus current value detected by the current sensor.
- One aspect of the present invention is the motor drive device described above, wherein the drive control unit performs PWM control on the inverter based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit, and the phase current calculation unit Is obtained by dividing the bus current value detected by the current sensor at the timing when the phase current value of the one phase becomes zero crossing by the duty ratio in the PWM control, so that each phase current of the other two phases Calculate the value.
- the present invention is a motor driving device that drives a three-phase brushless motor in a sine wave, and the phase current value of each phase can be obtained by one current sensor.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a motor system A according to an embodiment of the present invention.
- the motor system A includes a brushless motor 1, a hall sensor 2, and a motor driving device 3.
- the brushless motor 1 is a motor having a three-phase motor structure.
- the brushless motor 1 includes a stator around which a U-phase stator coil, a V-phase stator coil, and a W-phase stator coil, which are three-phase armature windings, and a permanent magnet rotor having a plurality of magnetic poles.
- the hall sensor 2 is attached in the vicinity of the permanent magnet rotor of the brushless motor 1.
- the hall sensor 2 includes three U-phase hall sensors, a V-phase hall sensor, and a W-phase hall sensor that detect a magnetic flux change signal during operation of the brushless motor 1.
- the U-phase hall sensor detects the switching of the magnetic poles of the permanent magnet rotor, and outputs a U-phase hall sensor signal, which is a binary signal of High (H) or Low (L), to the motor driving device 3.
- the V-phase Hall sensor detects the switching of the magnetic poles of the permanent magnet rotor, and outputs a V-phase Hall sensor signal that is a binary signal of H or L to the motor drive device 3 as a result of the detection.
- the W-phase Hall sensor detects the switching of the magnetic poles of the permanent magnet rotor, and outputs a W-phase Hall sensor signal that is a binary signal of H or L to the motor driving device 3 as a result of the detection.
- the motor drive device 3 is a device that drives the brushless motor 1 in a sine wave.
- This sine wave drive is a drive method in which the voltage applied to the stator coils (U-phase stator coil, V-phase stator coil, and W-phase stator coil) of the brushless motor 1 is changed into a sine wave, and is changed into a rectangular wave. Noise and vibration are lower than the rectangular wave drive.
- the structure of the motor drive device 3 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated.
- the motor drive device 3 includes a power supply device 4, an inverter 5, a current sensor 6, a gate driver 7, and a control unit 8.
- the power supply device 4 can be a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
- the power supply device 4 can also use an electric double layer capacitor (capacitor) instead of the secondary battery.
- the power supply device 4 is, for example, a battery provided in the vehicle.
- the inverter 5 is connected to the power supply device 4 via the bus L. Inverter 5 converts DC power supplied from power supply device 4 via bus L to AC power and outputs the AC power to brushless motor 1.
- the inverter 5 includes a plurality of switching elements SW UH to SW WL (SW UH , SW UL , SW VH , SW VL , SW WH , SW WL ), and the plurality of switching elements SW UH to SW WL.
- SW WL is PWM controlled to perform a switching operation, thereby converting a current supplied from power supply device 4 via bus L (hereinafter referred to as “bus current”) into a sinusoidal AC current.
- bus current hereinafter referred to as “bus current”
- the inverter 5 supplies the converted sinusoidal alternating current as a phase current to each of the U-phase stator coil, the V-phase stator coil, and the W-phase stator coil. Thereby, the brushless motor 1 is driven.
- the six switching elements SW UH to SW WL are n-channel FETs (Field Effective Transistors) will be described.
- the present invention is not limited to this, and for example, an IGBT (Insulated gate bipolar transistor). , And BJT (bipolar junction transistor).
- the switching elements SW UH and SW UL connected in series, the switching elements SW VH and SW VL connected in series, and the switching elements SW WH and SW WL connected in series are a high potential ( Connected in parallel between the output) side and the ground potential.
- the drain terminal of the switching element SW UH is connected to the output terminal of the power supply device 4.
- the source terminal of the switching element SW UL is connected to GND (ground).
- a connection point between the source terminal of the switching element SW UH and the drain terminal of the switching element SW UL is connected to one end of the U-phase stator coil.
- the drain terminal of the switching element SW VH is connected to the drain terminal of the switching element SW UH .
- the source terminal of the switching element SW VL is connected to GND (ground).
- GND ground
- the source terminal of the switching element SW VH, the connection point between the drain terminal of the switching element SW VL is connected to one end of the V-phase stator coil.
- the drain terminal of the switching element SW WH is connected to the drain terminal of the switching element SW UH .
- the source terminal of the switching element SW WL is connected to GND (ground).
- the source terminal of the switching element SW WH, the connection point between the drain terminal of the switching element SW WL is connected to one end of the W-phase stator coil.
- Each switching element SW UH to SW WL has a gate terminal connected to the control unit 8. Furthermore, a free-wheeling diode is connected in parallel to each of the switching elements SW UH to SW WL .
- the switching elements SW UH to SW WL are switched on and off based on a pulse width modulation signal (PWM signal) input from the control unit 8 via the gate driver 7.
- PWM signal pulse width modulation signal
- Current sensor 6 a first current sensor provided in the bus L, the current value of the bus current flowing through the bus line L (hereinafter, referred to as "bus current value”.) To detect the I L.
- the current sensor 6 outputs the detected bus current value I L to the control unit 8.
- the current sensor 6, it is sufficient detected bus current value I L, it is not particularly limited to the detection method.
- the current sensor 6 has a shunt resistor may be one of finding the bus current value I L from the voltage across the shunt resistor.
- the current sensor 6 may be a current transformer or a current transformer.
- the gate driver 7 outputs the PWM signal having the duty ratio D output from the control unit 8 to the gate terminals of the switching elements SW UH to SW WL .
- the switching elements SW UH to SW WL are PWM-controlled with the duty ratio D.
- Control unit 8 calculates a phase current value from the bus current value I L from one current sensor 6, the phase current value so that the target value, PWM control of the switching elements SW UH ⁇ SW WL. Below, the structure of the control part 8 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
- control unit 8 includes an electrical angle calculation unit 9, a phase current calculation unit 10, and a drive control unit 11.
- the electrical angle calculation unit 9 calculates the electrical angle ⁇ of the brushless motor 1 at regular intervals based on the U-phase Hall sensor signal, the V-phase Hall sensor signal, and the W-phase Hall sensor signal. Then, the electrical angle calculation unit 9 outputs the calculated electrical angle ⁇ to the phase current calculation unit 10.
- the phase current calculation unit 10 calculates the phase current values of the other two phases from the bus current detected by the current sensor 6 at the timing when the phase current of one phase among the three phases becomes zero cross.
- the timing when the phase current of one phase becomes zero crossing is the timing when the electrical angle ⁇ of the brushless motor 1 is a multiple of 60 °.
- phase current calculation unit 10 from the current sensor 6 electrical angle ⁇ obtained from the electrical angle calculation unit 9 for each 60 ° acquires bus current value I L, from the acquired bus current value I L, the other Calculate the current value of each phase of two phases.
- phase current calculation unit 10 when phase current of one phase is the timing at which the zero crossing, to the bus current I L which is detected by the current sensor 6, is divided by the duty ratio D in the PWM control
- the current values of the other two phases are calculated.
- the drive control unit 11 performs PWM control on the inverter 5 based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit 10. For example, the drive control unit 11 calculates the duty ratio D such that the phase current value calculated by the phase current calculation unit 10 becomes a target value, and sends the PWM signal of the calculated duty ratio D via the gate driver 7. Output to the inverter 5.
- the inverter 5 supplies the voltage supplied to the stator coil of the brushless motor 1 in a sine wave shape based on the PWM signal.
- FIG. 3 is a flowchart of the operation of the motor drive device 3 according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform of a phase current of each phase flowing through the brushless motor 1 according to the embodiment of the present invention.
- the control part 8 determines whether it is a timing when the phase current of one phase among the three phases becomes zero cross. More specifically, the control unit 8 determines whether or not the current electrical angle ⁇ is a multiple of 60 ° (step S101). Control unit 8, when the ⁇ present electrical angle is determined to be a multiple of 60 ° as a timing when the phase current of one phase becomes zero crossing, to obtain a bus current value I L from the current sensor 6 (Step S102). If the control unit 8 determines that the current electrical angle ⁇ is not a multiple of 60 °, the control unit 8 repeats the process of step S101 until the electrical angle ⁇ is a multiple of 60 °.
- Control unit 8 the acquired bus current value I L, is divided by the duty ratio D in the PWM control, and calculates the phase current values of the other two phases (step S103).
- no phase current flows in the W phase and current flows only in the U phase and the V phase.
- the phase current does not flow in the W-phase stator coil, and the phase current generated by the bus current flows only in the U-phase stator coil and the V-phase stator coil connected in series.
- the drive control unit 11 performs PWM control on the inverter 5 based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit 10 (step S104). For example, the drive control unit 11 calculates the duty ratio D such that the phase current value calculated by the phase current calculation unit 10 becomes a target value, and sends the PWM signal of the calculated duty ratio D via the gate driver 7. Output to the inverter 5. Thereby, the control unit 8 can drive the brushless motor 1 in a sine wave.
- FIG. 5A shows the phase current of each phase when the phase current of any of the three phases is not zero-crossed, for example, when the electrical angle ⁇ is 90 °.
- FIG. 5A shows the phase current of each phase when the phase current of any of the three phases is not zero-crossed, for example, when the electrical angle ⁇ is 90 °.
- the bus current value I L can not be calculated the phase current value of each phase.
- FIG. 5B shows the phase current of each phase when the phase current of any one of the three phases becomes zero crossing, for example, when the electrical angle ⁇ is 120 °.
- FIG. 5B since only the phase current flows through the U-phase and W-phase, it is possible to calculate the phase current value of each phase on the bus current value I L.
- the apparatus 3 among the three phases, the bus current value I L obtained at the timing when the phase current of one phase becomes zero crossing, the phase currents of the other two phases Is calculated.
- the phase current of each phase can be obtained by the single current sensor 6.
- the control unit 8 as the timing at which the phase current of one phase becomes zero crossing, to obtain detected bus current value I L by the current sensor 6 at the timing of the electrical angle of the brushless motor every 60 degrees, and the obtained the bus current value I L, may be calculated phase currents of the other two phases.
- the control unit 8 for the detected bus current value I L by the current sensor 6 at the timing when the phase current of one phase becomes zero crossing is divided by the duty ratio D in the PWM control, the other two phases Each phase current may be calculated.
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Abstract
Description
本発明は、モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device.
下記特許文献1には、三相のブラシレスモータを正弦波駆動するモータ駆動装置が開示されている。 The following Patent Document 1 discloses a motor driving device that drives a three-phase brushless motor in a sine wave.
ところで、上記モータ駆動装置において、各相の相電流値を検出するためには、三相のうち二相の相電流値を二つの電流センサで検出し、その各電流センサで検出した二相の各相電流値から、残りの一相の相電流値をキルヒホッフの法則を用いて算出する必要がある。そのため、最低でも二つの電流センサが必要となり、高コストとなる。 By the way, in the above motor drive device, in order to detect the phase current value of each phase, the two-phase phase current value of the three phases is detected by two current sensors, and the two-phase detected by each current sensor is detected. It is necessary to calculate the phase current value of the remaining one phase from each phase current value using Kirchhoff's law. For this reason, at least two current sensors are required, resulting in high costs.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、三相のブラシレスモータを正弦波駆動するモータ駆動装置であって、一の電流センサで各相の相電流値を求めることができることである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a motor drive device for driving a three-phase brushless motor in a sine wave, and a phase current value of each phase is obtained by one current sensor. Be able to.
本発明の一態様は、三相のブラシレスモータを正弦波駆動するモータ駆動装置であって、電源装置と母線を介して接続され、前記電源装置から前記母線を介して供給された直流電力を交流電力に変換して前記ブラシレスモータに出力するインバータと、前記母線に流れる母線電流値を検出する一の電流センサと、前記三相のうち、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングで前記電流センサにより検出された母線電流から、他の二相の各相電流値を算出する相電流算出部と、前記相電流算出部で算出された前記相電流値に基づいて前記インバータを制御する駆動制御部と、を備えることを特徴とするモータ駆動装置である。 One aspect of the present invention is a motor drive device that drives a three-phase brushless motor in a sine wave, and is connected to a power supply device via a busbar, and the DC power supplied from the power supply device via the busbar is AC An inverter that converts electric power and outputs it to the brushless motor, a current sensor that detects a bus current value flowing through the bus, and the current sensor at a timing when a phase current of one of the three phases becomes zero cross A phase current calculation unit that calculates a current value of each of the other two phases from the bus current detected by the control unit, and a drive control unit that controls the inverter based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit And a motor drive device characterized by comprising:
本発明の一態様は、上述のモータ駆動装置であって、前記相電流算出部は、前記一相の相電流値がゼロクロスとなるタイミングとして、前記ブラシレスモータの電気角が60°毎のタイミングで前記電流センサにより検出された母線電流値から、他の二相の各相電流値を算出する。 One aspect of the present invention is the above-described motor drive device, wherein the phase current calculation unit has a timing at which the electrical angle of the brushless motor is every 60 ° as a timing when the phase current value of the one phase becomes zero cross. The current values of the other two phases are calculated from the bus current value detected by the current sensor.
本発明の一態様は、上述のモータ駆動装置であって、前記駆動制御部は、前記相電流算出部で算出された前記相電流値に基づいて前記インバータをPWM制御し、前記相電流算出部は、前記一相の相電流値がゼロクロスとなるタイミングで前記電流センサにより検出された前記母線電流値に対して、前記PWM制御におけるデューティ比で除算することで、他の二相の各相電流値を算出する。 One aspect of the present invention is the motor drive device described above, wherein the drive control unit performs PWM control on the inverter based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit, and the phase current calculation unit Is obtained by dividing the bus current value detected by the current sensor at the timing when the phase current value of the one phase becomes zero crossing by the duty ratio in the PWM control, so that each phase current of the other two phases Calculate the value.
以上説明したように、本発明によれば、三相のブラシレスモータを正弦波駆動するモータ駆動装置であって、一の電流センサで各相の相電流値を求めることができる。 As described above, according to the present invention, it is a motor driving device that drives a three-phase brushless motor in a sine wave, and the phase current value of each phase can be obtained by one current sensor.
以下、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, a motor drive device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るモータシステムAの概略構成の一例を示す図である。図1に示すように、モータシステムAは、ブラシレスモータ1、ホールセンサ2、及びモータ駆動装置3を備える。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a motor system A according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the motor system A includes a brushless motor 1, a
ブラシレスモータ1は、三相のモータ構造を有するモータである。ブラシレスモータ1は、三相の電機子巻線であるU相ステータコイル、V相ステータコイル及びW相ステータコイルが巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータとを備えている。 The brushless motor 1 is a motor having a three-phase motor structure. The brushless motor 1 includes a stator around which a U-phase stator coil, a V-phase stator coil, and a W-phase stator coil, which are three-phase armature windings, and a permanent magnet rotor having a plurality of magnetic poles.
ホールセンサ2は、ブラシレスモータ1の永久磁石ロータ近傍に取り付けられている。ホールセンサ2は、ブラシレスモータ1の動作時における磁束変化の信号を検出する三個のU相ホールセンサ、V相ホールセンサ、W相ホールセンサから構成される。U相ホールセンサは、永久磁石ロータの磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をHigh(H)又はLow(L)の2値信号であるU相ホールセンサ信号をモータ駆動装置3に出力する。また、V相ホールセンサは、永久磁石ロータの磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をH又はLの2値信号であるV相ホールセンサ信号をモータ駆動装置3に出力する。また、W相ホールセンサは、永久磁石ロータの磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をH又はLの2値信号であるW相ホールセンサ信号をモータ駆動装置3に出力する。
The
モータ駆動装置3は、ブラシレスモータ1を正弦波駆動する装置である。この正弦波駆動とは、ブラシレスモータ1のステータコイル(U相ステータコイル、V相ステータコイル及びW相ステータコイル)に印加する電圧を、正弦波状に変化させる駆動方式であって、矩形波状に変化させる矩形波駆動よりも低騒音、低振動である。
以下に、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置3の構成について説明する。
The motor drive device 3 is a device that drives the brushless motor 1 in a sine wave. This sine wave drive is a drive method in which the voltage applied to the stator coils (U-phase stator coil, V-phase stator coil, and W-phase stator coil) of the brushless motor 1 is changed into a sine wave, and is changed into a rectangular wave. Noise and vibration are lower than the rectangular wave drive.
Below, the structure of the motor drive device 3 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated.
モータ駆動装置3は、電源装置4、インバータ5、電流センサ6、ゲートドライバ7、及び制御部8を備える。
The motor drive device 3 includes a
電源装置4は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、電源装置4は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることもできる。この電源装置4は、例えば、車両内に設けられたバッテリである。
The
インバータ5は、電源装置4と母線Lを介して接続されている。インバータ5は、電源装置4から母線Lを介して供給された直流電力を交流電力に変換してブラシレスモータ1に出力する。
The
より具体的には、インバータ5は、複数のスイッチング素子SWUH~SWWL(SWUH,SWUL,SWVH,SWVL,SWWH,SWWL)を有し、その複数のスイッチング素子SWUH~SWWLがPWM制御されてスイッチング動作することにより、電源装置4から母線Lを介して供給された電流(以下、「母線電流」という。)を正弦波状の交流電流に変換する。そして、インバータ5は、その変換した正弦波状の交流電流を相電流としてU相ステータコイル、V相ステータコイル及びW相ステータコイルのそれぞれに供給する。これにより、ブラシレスモータ1が駆動する。なお、本実施形態では、6つのスイッチング素子SWUH~SWWLがn型チャネルのFET(Field Effective Transistor)である場合について説明するが、これに限定されず、例えば、IGBT(Insulated gate bipolar transistor)、及びBJT(bipolar junction transistor)であってもよい。
More specifically, the
以下に、インバータ5の具体的な構成について、説明する。
直列に接続されたスイッチング素子SWUH,SWULと、直列に接続されたスイッチング素子SWVH,SWVLと、直列に接続されたスイッチング素子SWWH,SWWLとは、電源装置4の高電位(出力)側と、接地電位との間に並列に接続されている。
Below, the specific structure of the
The switching elements SW UH and SW UL connected in series, the switching elements SW VH and SW VL connected in series, and the switching elements SW WH and SW WL connected in series are a high potential ( Connected in parallel between the output) side and the ground potential.
スイッチング素子SWUHのドレイン端子は、電源装置4の出力端子に接続されている。スイッチング素子SWULのソース端子は、GND(グランド)に接続されている。スイッチング素子SWUHのソース端子と、スイッチング素子SWULのドレイン端子との接続点は、U相ステータコイルの一端に接続されている。
The drain terminal of the switching element SW UH is connected to the output terminal of the
スイッチング素子SWVHのドレイン端子は、スイッチング素子SWUHのドレイン端子に接続されている。スイッチング素子SWVLのソース端子は、GND(グランド)に接続されている。スイッチング素子SWVHのソース端子と、スイッチング素子SWVLのドレイン端子との接続点は、V相ステータコイルの一端に接続されている。 The drain terminal of the switching element SW VH is connected to the drain terminal of the switching element SW UH . The source terminal of the switching element SW VL is connected to GND (ground). And the source terminal of the switching element SW VH, the connection point between the drain terminal of the switching element SW VL is connected to one end of the V-phase stator coil.
スイッチング素子SWWHのドレイン端子は、スイッチング素子SWUHのドレイン端子に接続されている。スイッチング素子SWWLのソース端子は、GND(グランド)に接続されている。スイッチング素子SWWHのソース端子と、スイッチング素子SWWLのドレイン端子との接続点は、W相ステータコイルの一端に接続されている。 The drain terminal of the switching element SW WH is connected to the drain terminal of the switching element SW UH . The source terminal of the switching element SW WL is connected to GND (ground). And the source terminal of the switching element SW WH, the connection point between the drain terminal of the switching element SW WL is connected to one end of the W-phase stator coil.
また、各スイッチング素子SWUH~SWWLは、ゲート端子が制御部8に接続されている。さらに、各スイッチング素子SWUH~SWWLには、還流ダイオードが並列に接続されている。
Each switching element SW UH to SW WL has a gate terminal connected to the
各スイッチング素子SWUH~SWWLは、ゲートドライバ7を介して、制御部8から入力されるパルス幅変調信号(PWM信号)に基づいて、オンとオフとが切り替えられる。
The switching elements SW UH to SW WL are switched on and off based on a pulse width modulation signal (PWM signal) input from the
電流センサ6は、母線Lに設けられた一の電流センサであって、その母線Lに流れる母線電流の電流値(以下、「母線電流値」という。)ILを検出する。そして、電流センサ6は、検出した母線電流値ILを制御部8に出力する。なお、電流センサ6は、母線電流値ILを検出できればよく、その検出方法には特に限定されない。例えば、電流センサ6は、シャント抵抗を有し、当該シャント抵抗の両端の電圧から母線電流値ILを求めるものであってもよい。また、例えば、電流センサ6は、カレントトランスであってもよいし、カレントトランスであってもよい。
ゲートドライバ7は、制御部8から出力されたデューティ比DのPWM信号を各スイッチング素子SWUH~SWWLのゲート端子に出力する。これにより、スイッチング素子SWUH~SWWLは、デューティ比DでPWM制御されることになる。
The
制御部8は、一の電流センサ6からの母線電流値ILから相電流値を求め、その相電流値が目標値になるように、各スイッチング素子SWUH~SWWLをPWM制御する。
以下に、本発明の一実施形態に係る制御部8の構成について、図2を用いて説明する。
Below, the structure of the
図2に示すように、制御部8は、電気角算出部9、相電流算出部10、及び駆動制御部11を備える。
As shown in FIG. 2, the
電気角算出部9は、U相ホールセンサ信号、V相ホールセンサ信号及びW相ホールセンサ信号に基づいて、ブラシレスモータ1の電気角θを一定周期ごとに算出する。そして、電気角算出部9は、算出した電気角θを相電流算出部10に出力する。
The electrical angle calculation unit 9 calculates the electrical angle θ of the brushless motor 1 at regular intervals based on the U-phase Hall sensor signal, the V-phase Hall sensor signal, and the W-phase Hall sensor signal. Then, the electrical angle calculation unit 9 outputs the calculated electrical angle θ to the phase
相電流算出部10は、三相のうち、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングで電流センサ6により検出された母線電流から、他の二相の各相電流値を算出する。例えば、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングとは、ブラシレスモータ1の電気角θが60°の倍数となるタイミングである。
The phase
したがって、相電流算出部10は、電気角算出部9から得られる電気角θが60°毎に電流センサ6から母線電流値ILを取得し、その取得した母線電流値ILから、他の二相の各相電流値を算出する。
Therefore, the phase
例えば、相電流算出部10は、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングである場合には、電流センサ6により検出された母線電流ILに対して、PWM制御におけるデューティ比Dで除算することで、他の二相の各相電流値を算出する。
For example, the phase
駆動制御部11は、相電流算出部10で算出された相電流値に基づいてインバータ5をPWM制御する。例えば、駆動制御部11は、相電流算出部10で算出された相電流値が目標値になるようなデューティ比Dを算出し、その算出したデューティ比DのPWM信号を、ゲートドライバ7を介してインバータ5に出力する。そして、インバータ5は、PWM信号に基づいて、ブラシレスモータ1のステータコイルへの電圧供給を、正弦波状に変化させて供給する。
The drive control unit 11 performs PWM control on the
以下に、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置3の動作について、図3及び図4を用いて説明する。図3は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置3の動作のフロー図である。図4は、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ1に流れる各相の相電流の波形を示す図である。 Hereinafter, the operation of the motor drive device 3 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a flowchart of the operation of the motor drive device 3 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform of a phase current of each phase flowing through the brushless motor 1 according to the embodiment of the present invention.
制御部8は、三相のうち、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングであるか否かを判定する。より具体的には、制御部8は、現在の電気角θが60°の倍数であるか否かを判定する(ステップS101)。制御部8は、現在の電気角θが60°の倍数であると判定した場合には、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングであるとして、電流センサ6から母線電流値ILを取得する(ステップS102)。なお、制御部8は、現在の電気角θが60°の倍数でないと判定した場合には、電気角θが60°の倍数となるまで、ステップS101の処理を繰り返す。
The
制御部8は、取得した母線電流値ILに対して、PWM制御におけるデューティ比Dで除算することで、他の二相の各相電流値を算出する(ステップS103)。
ここで、本発明の一実施形態に係る母線電流値ILから相電流値を算出する方法について、図4を用いて説明する。 Here, a method for calculating the phase current value from the bus current value I L in accordance with an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
例えば、図4に示すように、電気角θ=60°又は240°となるタイミングとは、W相の相電流がゼロクロスとなるタイミングである。そして、このタイミングでは、W相には相電流が流れておらず、U相及びV相にのみ電流が流れていることになる。より具体的には、W相ステータコイルには相電流が流れておらず、直列に接続されたU相ステータコイル及びV相ステータコイルにのみ母線電流により生成された相電流が流れる。 For example, as shown in FIG. 4, the timing at which the electrical angle θ = 60 ° or 240 ° is the timing at which the phase current of the W phase becomes zero cross. At this timing, no phase current flows in the W phase, and current flows only in the U phase and the V phase. More specifically, the phase current does not flow in the W-phase stator coil, and the phase current generated by the bus current flows only in the U-phase stator coil and the V-phase stator coil connected in series.
したがって、電気角θ=60°又は240°となるタイミングで電流センサ6から母線電流値ILを取得した場合には、制御部8は、当該母線電流値ILに対してデューティDで除算することで、U相及びV相の相電流値(=母線電流値IL÷デューティD)を算出することができる。すなわち、U相の相電流値=V相の相電流値=(母線電流値IL÷デューティD)となる。
Therefore, when acquiring the bus current value I L is the
また、電気角θ=120°又は300°となるタイミングとは、V相の相電流がゼロクロスとなるタイミングである。そして、このタイミングでは、V相には相電流が流れておらず、U相及びW相にのみ電流が流れていることになる。より具体的には、V相ステータコイルには相電流が流れておらず、直列に接続されたU相ステータコイル及びW相ステータコイルにのみ母線電流により生成された相電流が流れる。 The timing at which the electrical angle θ = 120 ° or 300 ° is the timing at which the phase current of the V phase becomes zero cross. At this timing, no phase current flows in the V phase, and current flows only in the U phase and the W phase. More specifically, the phase current does not flow in the V-phase stator coil, and the phase current generated by the bus current flows only in the U-phase stator coil and the W-phase stator coil connected in series.
したがって、電気角θ=120°又は300°となるタイミングで電流センサ6から母線電流値ILを取得した場合には、制御部8は、当該母線電流値ILに対してデューティDで除算することで、U相及びW相の相電流値(=母線電流値IL÷デューティD)を算出することができる。すなわち、U相の相電流値=W相の相電流値=(母線電流値IL÷デューティD)となる。
Therefore, when acquiring the bus current value I L is the
また、電気角θ=180°又は360°となるタイミングとは、U相の相電流がゼロクロスとなるタイミングである。そして、このタイミングでは、U相には相電流が流れておらず、V相及びW相にのみ電流が流れていることになる。より具体的には、U相ステータコイルには相電流が流れておらず、直列に接続されたV相ステータコイル及びW相ステータコイルにのみ母線電流により生成された相電流が流れる。 Also, the timing when the electrical angle θ = 180 ° or 360 ° is the timing when the phase current of the U phase becomes zero cross. At this timing, no phase current flows in the U phase, and current flows only in the V phase and the W phase. More specifically, the phase current does not flow in the U-phase stator coil, and the phase current generated by the bus current flows only in the V-phase stator coil and the W-phase stator coil connected in series.
したがって、電気角θ=180°又は360°となるタイミングで電流センサ6から母線電流値ILを取得した場合には、制御部8は、当該母線電流値ILに対してデューティDで除算することで、V相及びW相の相電流値(=母線電流値IL÷デューティD)を算出することができる。すなわち、V相の相電流値=W相の相電流値=(母線電流値IL÷デューティD)となる。
Therefore, when acquiring the bus current value I L is the
駆動制御部11は、相電流算出部10で算出された相電流値に基づいてインバータ5をPWM制御する(ステップS104)。例えば、駆動制御部11は、相電流算出部10で算出された相電流値が目標値になるようなデューティ比Dを算出し、その算出したデューティ比DのPWM信号を、ゲートドライバ7を介してインバータ5に出力する。これにより、制御部8は、ブラシレスモータ1を正弦波駆動することができる。
The drive control unit 11 performs PWM control on the
以下に、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置3の作用効果について、図5を用いて説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the motor drive device 3 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図5(a)は、三相のうち、いずれの相の相電流もゼロクロスとはならないタイミングであって、例えば、電気角θが90°となるタイミングであるときの各相の相電流を示す図である。この場合には、U相、V相及びW相の三相に相電流が流れるため、母線電流値ILからでは、各相の相電流値を算出することができない。 FIG. 5A shows the phase current of each phase when the phase current of any of the three phases is not zero-crossed, for example, when the electrical angle θ is 90 °. FIG. In this case, since the U-phase, the phase current flows through the three-phase V-phase and W-phase, the bus current value I L can not be calculated the phase current value of each phase.
図5(b)は、三相のうち、いずれか一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングであって、例えば、電気角θが120°となるタイミングであるときの各相の相電流を示す図である。この場合には、U相及びW相にのみ相電流が流れるため、母線電流値ILから各相の相電流値を算出することができる。 FIG. 5B shows the phase current of each phase when the phase current of any one of the three phases becomes zero crossing, for example, when the electrical angle θ is 120 °. FIG. In this case, since only the phase current flows through the U-phase and W-phase, it is possible to calculate the phase current value of each phase on the bus current value I L.
したがって、本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置3は、三相のうち、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングで得られた母線電流値ILから、他の二相の各相電流を算出する。 Thus, the apparatus 3 according to an embodiment of the present invention, among the three phases, the bus current value I L obtained at the timing when the phase current of one phase becomes zero crossing, the phase currents of the other two phases Is calculated.
このような構成によれば、三相のブラシレスモータ1を正弦波駆動するモータ駆動装置において、一の電流センサ6で各相の相電流を求めることができる。
According to such a configuration, in the motor driving apparatus that drives the three-phase brushless motor 1 in a sine wave, the phase current of each phase can be obtained by the single
また、制御部8は、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングとして、ブラシレスモータの電気角が60度毎のタイミングで電流センサ6により検出された母線電流値ILを取得し、当該取得した母線電流値ILから、他の二相の各相電流を算出してもよい。
The
また、制御部8は、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングで電流センサ6により検出された母線電流値ILに対して、PWM制御におけるデューティ比Dで除算することで、他の二相の各相電流を算出してもよい。
The
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within the scope not departing from the gist of the present invention.
1 ブラシレスモータ
3 モータ駆動装置
4 電源装置
5 インバータ
6 電流センサ
7 ゲートドライバ
8 制御部
9 電気角算出部
10 相電流算出部
11 駆動制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 3
Claims (3)
電源装置と母線を介して接続され、前記電源装置から前記母線を介して供給された直流電力を交流電力に変換して前記ブラシレスモータに出力するインバータと、
前記母線に流れる母線電流値を検出する一の電流センサと、
前記三相のうち、一相の相電流がゼロクロスとなるタイミングで前記電流センサにより検出された母線電流から、他の二相の各相電流値を算出する相電流算出部と、
前記相電流算出部で算出された前記相電流値に基づいて前記インバータを制御する駆動制御部と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。 A motor drive device for driving a three-phase brushless motor with a sine wave,
An inverter connected to a power supply device via a bus, and converting the DC power supplied from the power supply device via the bus to AC power and outputting the AC power to the brushless motor;
One current sensor for detecting a bus current value flowing through the bus;
Of the three phases, a phase current calculation unit that calculates each phase current value of the other two phases from the bus current detected by the current sensor at the timing when the phase current of one phase becomes zero crossing;
A drive control unit that controls the inverter based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit;
A motor drive device comprising:
前記相電流算出部は、前記一相の相電流値がゼロクロスとなるタイミングで前記電流センサにより検出された前記母線電流値に対して、前記PWM制御におけるデューティ比で除算することで、他の二相の各相電流値を算出することを特徴とする、請求項1又は2に記載のモータ駆動装置。 The drive control unit performs PWM control on the inverter based on the phase current value calculated by the phase current calculation unit,
The phase current calculation unit divides the bus current value detected by the current sensor at the timing when the phase current value of the one phase becomes zero crossing by a duty ratio in the PWM control, thereby obtaining another two The motor driving device according to claim 1, wherein each phase current value of the phase is calculated.
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