JP2002051585A - Motor controller - Google Patents
Motor controllerInfo
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- JP2002051585A JP2002051585A JP2000235320A JP2000235320A JP2002051585A JP 2002051585 A JP2002051585 A JP 2002051585A JP 2000235320 A JP2000235320 A JP 2000235320A JP 2000235320 A JP2000235320 A JP 2000235320A JP 2002051585 A JP2002051585 A JP 2002051585A
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- motor control
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低分解能の回転位
置信号からロータの回転角度を推定し、任意の波形で変
化する電流や電圧をステータ巻線に供給するブラシレス
モータ、スイッチリラクタンス(SR)モータ等の制御
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless motor and a switch reluctance (SR) for estimating a rotation angle of a rotor from a low-resolution rotation position signal and supplying a current or a voltage changing with an arbitrary waveform to a stator winding. The present invention relates to a control device such as a motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】整流子、ブラシ等の整流機構のないブラ
シレスモータ、リラクタンスモータを駆動制御するに
は、回転しているロータの位置を正確に検出する必要が
ある。従来のモータ制御装置としては、低分解能の回転
位置信号に基づいて駆動する120度通電矩形波駆動方
式と呼ばれるものがある。このモータ制御方式は、ステ
ータ巻線への電力供給が矩形波状の電圧によりなされて
おり、そのためステータ巻線に流れる電流が大きく歪ん
だり、オンオフの際の電流変化が大きくなって、発生ト
ルクの脈動が大きく、モータの振動、騒音の原因となっ
ていた。2. Description of the Related Art In order to drive and control a brushless motor or a reluctance motor without a commutator, a brush or the like, it is necessary to accurately detect the position of a rotating rotor. 2. Description of the Related Art As a conventional motor control device, there is a device called a 120-degree energized rectangular wave drive system driven based on a low-resolution rotational position signal. In this motor control system, the power supply to the stator winding is performed by a rectangular wave voltage, so that the current flowing through the stator winding is greatly distorted, and the current change at the time of ON / OFF is large, and the generated torque pulsates. Large, causing vibration and noise of the motor.
【0003】これを解決するものとして、例えばブラシ
レスモータにおけるロータの回転角度を推定し、略正弦
波状の波形で変化する電圧を供給する制御方式や、SR
モータにおけるロータの回転角度を推定し、台形波状の
波形で変化する電流を供給する制御方式などがある。In order to solve this problem, for example, a control method for estimating a rotation angle of a rotor in a brushless motor and supplying a voltage that changes in a substantially sinusoidal waveform, an SR method, or the like.
There is a control method for estimating a rotation angle of a rotor in a motor and supplying a current that changes in a trapezoidal waveform.
【0004】上記のロータの角度推定方法としては、例
えば特開平11−215881号公報に開示されてい
る。ロータの回転位置を検出した位置検出信号の信号エ
ッジの時間間隔をCPUのパルスカウンタ等により測定
し、そのカウント数から1パルス当たりの角度更新量を
計算する。そして、パルスごとに計算した角度更新量を
現在の推定角度(電気角)に加えることにより、1パル
スの時間周期まで分解能を高めることができる。しか
し、モータの加減速により位置検出信号から得られた絶
対角度と推定角度との間にずれが生じる。そこで、上記
で算出した角度更新量を適当な補正ゲインにより補正し
て、このずれ量が蓄積するのを防いでいる。The above-described rotor angle estimation method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-215881. The time interval of the signal edge of the position detection signal that has detected the rotational position of the rotor is measured by a pulse counter or the like of the CPU, and the angle update amount per pulse is calculated from the count number. Then, by adding the angle update amount calculated for each pulse to the current estimated angle (electrical angle), the resolution can be increased up to the time period of one pulse. However, the acceleration and deceleration of the motor causes a deviation between the absolute angle obtained from the position detection signal and the estimated angle. Therefore, the angle update amount calculated as described above is corrected by an appropriate correction gain to prevent accumulation of the shift amount.
【0005】すなわち、図6に示すように、絶対角度0
度から60度の間では、信号エッジ間の測定パルス数が
6パルスであり、これより先の角度更新量は1パルスに
つき10度になる。そこで、60度の推定角度に対して
1パルスごとに10度ずつ加えて、現在の推定角度を作
成していく。そして、次の信号エッジでは絶対角度が1
20度であるのに、加速時であるために推定角度が12
0度に達しない。例えば100度となる場合がある。こ
のとき、20度のずれを補正しなければならない。That is, as shown in FIG.
Between degrees and 60 degrees, the number of measurement pulses between signal edges is 6 pulses, and the angle update amount after that is 10 degrees per pulse. Therefore, the current estimated angle is created by adding 10 degrees per pulse to the estimated angle of 60 degrees. Then, at the next signal edge, the absolute angle is 1
Although the angle is 20 degrees, the estimated angle is 12 due to acceleration.
It does not reach 0 degrees. For example, it may be 100 degrees. At this time, a shift of 20 degrees must be corrected.
【0006】まず、60度から120度までのパルスカ
ウント数は4パルスであり、角度更新量は15度とな
る。1パルス当たりのずれ補正量としては、 20度*(補正ゲイン)=20度×0.5=10度 となり、これと角度更新量に基づく25度(=15度+
10度)を1パルスごとに推定角度に加えて、現在の推
定角度を作成する。First, the pulse count from 60 degrees to 120 degrees is 4 pulses, and the angle update amount is 15 degrees. The shift correction amount per pulse is: 20 degrees * (correction gain) = 20 degrees × 0.5 = 10 degrees, and 25 degrees (= 15 degrees +
10 degrees) is added to the estimated angle for each pulse to create the current estimated angle.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記公報の角度推定方
法では、ずれ補正の補正ゲインが加速度の大きさにより
設定できるようになっている。しかしながら、補正ゲイ
ンを大きく設定した場合、ずれ補正のオーバーシュート
により、推定角度誤差が大きくなり、モータトルクリッ
プルの原因となったり、角度変化が急激となるため、モ
ータに供給する電圧や電流の値が大きく変化し、モータ
の振動、騒音の原因となってしまう。In the angle estimating method disclosed in the above publication, a correction gain for deviation correction can be set according to the magnitude of acceleration. However, when the correction gain is set to a large value, the estimated angle error increases due to the overshoot of the deviation correction, which causes a motor torque ripple or a sharp change in the angle. Greatly changes, causing vibration and noise of the motor.
【0008】本発明は、上記に鑑み、推定角度誤差を少
なくして、ずれ補正時に供給される電圧や電流の急激な
変化を抑制することができるモータ制御装置の提供を目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a motor control device capable of reducing an estimated angle error and suppressing a sudden change in a voltage or a current supplied during deviation correction.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、ロータの回転位置を検出する位置検出手段から出
力される検出信号の時間間隔をクロック信号に基づいて
測定するカウント手段と、前記検出信号間における回転
角度からカウント手段によって得られたカウント数に基
づいて角度更新量を算出する更新量算出手段と、ロータ
の回転角度の推定値である推定角度に前記角度更新量を
加えていって現在の推定角度を作成する推定角度作成手
段と、モータの加減速運転時に、位置検出手段の検出信
号によって得られた実際の回転角度と前記検出信号出力
時の推定角度とのずれ角度を算出するずれ算出手段と、
現在の推定角度に対してずれ角度分のずれ補正を段階的
に行う補正手段とが設けられたものである。According to the present invention, there is provided a counting means for measuring a time interval of a detection signal output from a position detecting means for detecting a rotational position of a rotor based on a clock signal; Updating amount calculating means for calculating an angle updating amount based on a count number obtained by the counting means from a rotation angle between signals; and adding the angle updating amount to an estimated angle which is an estimated value of the rotation angle of the rotor. Estimated angle creating means for creating the current estimated angle, and calculating the deviation angle between the actual rotation angle obtained by the detection signal of the position detecting means and the estimated angle at the time of output of the detection signal during acceleration / deceleration operation of the motor. Deviation calculating means;
And a correcting means for performing a stepwise correction of the shift angle relative to the current estimated angle.
【0010】カウント手段の一定周期のパルス信号を利
用することにより、推定角度分解能を位置検出手段によ
って検出できる角度分解能よりも小さく設定できる。こ
れによって、推定角度を細かく段階的に作成することが
可能となる。そして、位置検出手段によって検出された
実際の回転角度とこれを検出したときの推定角度とから
ずれ角度を求め、このずれ角度に補正ゲインを乗じてず
れ補正量を演算し、このずれ補正量を角度更新量に加算
して、現在の推定角度を補正する。このとき、補正ゲイ
ンに応じて決まる回数だけずれ補正量を加算するので、
ずれ角度分だけずれ補正が段階的に行われることにな
り、推定角度誤差を少なくすることができる。By using the pulse signal of a fixed period of the counting means, the estimated angular resolution can be set smaller than the angular resolution that can be detected by the position detecting means. As a result, it is possible to create the estimated angle in small steps. Then, a deviation angle is obtained from the actual rotation angle detected by the position detection means and the estimated angle at the time of detection, and a deviation correction amount is calculated by multiplying the deviation angle by a correction gain. The current estimated angle is corrected by adding to the angle update amount. At this time, since the deviation correction amount is added the number of times determined according to the correction gain,
The shift correction is performed stepwise by the shift angle, and the estimated angle error can be reduced.
【0011】このようにして作成された誤差の少ない推
定角度に基づいてステータ巻線への駆動指令信号が出力
され、ステータ巻線に電流あるいは電圧が供給される。
したがって、きめ細かいずれ補正を行うことにより、推
定角度の急激な変化をなくすことができ、モータ駆動用
に供給される電圧や電流の急激な変化を抑制することが
できる。特に、モータの加減速時におけるずれ補正とし
て、好適な補正方法となる。A drive command signal to the stator winding is output based on the estimated angle having a small error created in this way, and a current or a voltage is supplied to the stator winding.
Therefore, by performing a fine correction, a sudden change in the estimated angle can be eliminated, and a sudden change in the voltage or current supplied for driving the motor can be suppressed. In particular, this is a preferable correction method for correcting deviation during acceleration / deceleration of the motor.
【0012】さらに精度よく推定角度を作成するには、
加速度に応じて補正ゲインを設定するゲイン調整手段を
設けるとよい。すなわち、加減速時、ロータの回転速度
の変化に伴ってずれ角度も変化するが、加速度が大きい
ときには補正ゲインを小さく設定し、加速度が小さいと
きには補正ゲインを小さく設定すると、角度変化が大き
くならず、回転角度の変化に応じたきめ細かいずれ補正
を行うことができ、推定角度誤差をより少なくすること
ができる。In order to generate an estimated angle with higher accuracy,
It is preferable to provide a gain adjusting means for setting a correction gain according to the acceleration. That is, at the time of acceleration / deceleration, the deviation angle also changes with the change in the rotation speed of the rotor. However, if the correction gain is set to be small when the acceleration is large, and if the correction gain is set to be small when the acceleration is small, the angle change does not become large. In addition, fine correction can be performed in accordance with the change in the rotation angle, and the estimated angle error can be further reduced.
【0013】また、加減速中はモータの回転速度が変化
するので、ずれ補正を行うタイミングをモータの回転速
度に応じて切り替える補正時期切替手段を設けるとよ
い。回転速度の上昇とともに検出信号間の時間間隔が小
さくなるとき、ずれ補正を行うタイミングの角度間隔が
大きくなるように切り替えれば、回転速度にかかわらず
ほぼ一定の間隔でずれ補正の制御を実行することがで
き、制御装置の負担を減らすことができる。Since the rotation speed of the motor changes during acceleration / deceleration, it is preferable to provide a correction timing switching means for switching the timing for correcting the deviation in accordance with the rotation speed of the motor. When the time interval between the detection signals decreases as the rotation speed increases, switching is performed so that the angle interval of the timing for performing the shift correction is increased, so that the shift correction control is performed at a substantially constant interval regardless of the rotation speed. And the burden on the control device can be reduced.
【0014】なお、タイミングを切り替えるときの回転
速度をモータの機械的共振周波数に相当する回転速度と
は異なるように設定する。また、加速中に切り替えると
きの回転速度が減速中に切り替えるときの回転速度より
も大となるように、ヒステリシスを設ける。このように
することによって、切り替え時の安定を図れる。The rotational speed at which the timing is switched is set to be different from the rotational speed corresponding to the mechanical resonance frequency of the motor. Also, hysteresis is provided so that the rotation speed when switching during acceleration is higher than the rotation speed when switching during deceleration. By doing so, stability at the time of switching can be achieved.
【0015】そして、ステータ巻線に供給される電流や
電圧の急激な変化を避けるような駆動制御を行うために
は、駆動指令信号波形の変化が緩やかになるタイミング
に合わせてずれ補正区間を設定する。ここで、ずれ補正
区間の設定について、駆動指令信号波形の変化が緩やか
になる回転角度に合わせて検出信号が出力されるように
位置検出手段を設置する。あるいは、検出信号発生時点
から所定の回転角度進んだときにずれ補正を行うよう
に、タイマー等によってずれ補正時期を遅らせる。これ
によって、電流や電圧の波形変化が少ないときにずれ補
正が行われるので、ずれ補正に伴って推定角度が大きく
変化しても電流や電圧の変化が大きくなることを防止で
きる。In order to perform drive control so as to avoid a sudden change in the current or voltage supplied to the stator winding, a shift correction section is set in accordance with the timing at which the drive command signal waveform gradually changes. I do. Here, with regard to the setting of the shift correction section, the position detecting means is provided so that the detection signal is output in accordance with the rotation angle at which the drive command signal waveform gradually changes. Alternatively, the shift correction timing is delayed by a timer or the like so that the shift correction is performed when a predetermined rotation angle is advanced from the time when the detection signal is generated. As a result, the shift correction is performed when the change in the waveform of the current or the voltage is small, so that the change in the current or the voltage can be prevented from increasing even if the estimated angle changes greatly with the shift correction.
【0016】あるいは、駆動指令信号波形の変化度合い
に応じて補正ゲインを可変するゲイン可変手段を設けて
もよい。すなわち、位置検出信号が信号波形の変化の大
きい領域で発生すれば、補正ゲインを小さくし、信号波
形の変化の小さい領域で発生すれば、補正ゲインを大き
く設定することによって、ずれ補正に伴う電流の大きな
変化を防止できる。Alternatively, gain varying means for varying the correction gain in accordance with the degree of change of the drive command signal waveform may be provided. In other words, if the position detection signal is generated in a region where the signal waveform changes largely, the correction gain is reduced. If the position detection signal is generated in a region where the signal waveform changes little, the correction gain is set to a large value. Can be prevented from changing greatly.
【0017】したがって、ステータ巻線に供給される電
流や電圧の波形変化が少ないときにずれ補正を行うと、
補正ゲインを大きくしても、その影響を最小限に留める
ことができ、補正角度のオーバーシュートがなくなっ
て、トルクリップルの発生やモータの振動、騒音をなく
すことができる。Therefore, if the deviation is corrected when the waveform change of the current or voltage supplied to the stator winding is small,
Even if the correction gain is increased, the effect can be kept to a minimum, and the overshoot of the correction angle is eliminated, and the occurrence of torque ripple, motor vibration, and noise can be eliminated.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態のブラシレス
モータにおけるモータ制御装置を図1に示す。モータ制
御装置は、ロータの回転位置を検出するホール素子等か
らなる位置検出器1と、位置検出器1からの位置検出信
号に基づく回転角度から推定角度とのずれ角度を求め
て、ずれ補正量を算出するとともに回転角度から実際の
回転速度および回転加速度を演算するずれ角度/速度測
定器2と、ずれ角度分だけのずれ補正を行った推定角度
を作成する角度カウンタ3と、作成された現在の推定角
度に対応してステータ巻線への駆動指令信号を作成する
駆動回路4と、これらを駆動制御してずれ補正およびモ
ータ駆動の制御を行うCPU(図示せず)とから構成さ
れる。FIG. 1 shows a motor control device for a brushless motor according to an embodiment of the present invention. The motor control device obtains a deviation angle between the position detector 1 including a Hall element or the like for detecting the rotational position of the rotor and an estimated angle from a rotation angle based on a position detection signal from the position detector 1, and calculates a deviation correction amount. And an angle counter 3 for calculating an actual angle of rotation and a rotational acceleration from the rotational angle, and an angle counter 3 for producing an estimated angle corrected by a deviation corresponding to the angle of deviation. And a CPU (not shown) for controlling the driving of the drive circuit 4 to generate a drive command signal for the stator windings in accordance with the estimated angle, and for correcting the deviation and controlling the motor drive.
【0019】ずれ角度/速度測定器2では、CPUのタ
イマーから出力される一定間隔のクロック信号を利用す
ることにより位置検出器1から出力された検出信号の信
号エッジ間の時間間隔を測定して、パルスカウント数を
得る。そして、このカウント数に基づいて信号エッジ間
における回転角度から角度更新量を算出する。The shift angle / speed measuring device 2 measures a time interval between signal edges of a detection signal output from the position detector 1 by using a clock signal output at a constant interval from a timer of the CPU. , The pulse count number. Then, an angle update amount is calculated from the rotation angle between signal edges based on the count number.
【0020】角度カウント3では、角度更新量にずれ角
度とCPUによって設定された補正ゲインとから演算し
たずれ補正量を加えることにより現在の推定角度を1パ
ルスごとに作成して、駆動回路4に出力する。駆動回路
4では、PWM信号生成器、インバータ回路等から構成
され、推定角度から3相の正弦波状の駆動指令信号ある
いは台形波状の駆動指令信号を作成して、PWM制御に
より駆動指令信号に比例した正弦波状の励磁電流あるい
は台形波状の励磁電流を出力して、この励磁電流をステ
ータ巻線に供給する。また、ずれ補正量を加える回数は
補正ゲインによって決定され、その回数は補正ゲインの
逆数分とされ、ずれ補正量の合計がずれ角度となる。な
お、図中、Δθはずれ補正量、θupdateは角度更新量、
θcは推定角度、Kは補正ゲインである。In the angle count 3, the current estimated angle is created for each pulse by adding the deviation correction amount calculated from the deviation angle and the correction gain set by the CPU to the angle update amount, and Output. The drive circuit 4 includes a PWM signal generator, an inverter circuit, and the like. The drive circuit 4 generates a three-phase sine-wave drive command signal or a trapezoidal drive command signal from the estimated angle, and generates a three-phase drive command signal proportional to the drive command signal by PWM control. A sine wave excitation current or a trapezoidal excitation current is output, and the excitation current is supplied to the stator winding. Also, the number of times of adding the shift correction amount is determined by the correction gain, and the number of times is set to the reciprocal of the correction gain, and the total shift shift amount is the shift angle. In the figure, Δθ is a shift correction amount, θupdate is an angle update amount,
θc is an estimated angle, and K is a correction gain.
【0021】ずれ補正方法を具体的に説明すると、図2
に示すように、加速中において実際の回転角度である絶
対角度が0度から60度の間では、信号エッジ間の測定
パルス数は6パルスであるので、角度更新量は1パルス
につき10度となる。そこで、60度の推定角度に対し
て1パルスごとに10度ずつ加えて、現在の推定角度を
作成していく。そして、次の信号エッジは絶対角度が1
20度のときに発生するが、加速時であるために推定角
度が120度に達しない。例えば100度となる場合が
あり、ずれ角度は20度となる。The method of correcting the displacement will be described in detail with reference to FIG.
As shown in the figure, when the absolute angle which is the actual rotation angle during acceleration is between 0 ° and 60 °, the number of measurement pulses between signal edges is 6 pulses, so the angle update amount is 10 ° per pulse. Become. Therefore, the current estimated angle is created by adding 10 degrees per pulse to the estimated angle of 60 degrees. The next signal edge has an absolute angle of 1
It occurs at 20 degrees, but the estimated angle does not reach 120 degrees due to acceleration. For example, the angle may be 100 degrees, and the shift angle is 20 degrees.
【0022】このとき、信号エッジ間の回転角度は60
度、カウント数は4パルスであるので、角度更新量は1
5度となる。1パルス当たりのずれ補正量としては、補
正ゲインを0.5とすると、 20度*(補正ゲイン)=20度×0.5=10度 となる。また、1パルス当たりのずれ補正量が10度で
あるので、ずれ角度に対して2パルス分となり、2回の
角度更新でずれ角度分のずれ補正が行える。At this time, the rotation angle between the signal edges is 60
The degree and count are 4 pulses, so the angle update amount is 1
5 degrees. Assuming that the correction gain is 0.5, the shift correction amount per pulse is 20 degrees * (correction gain) = 20 degrees × 0.5 = 10 degrees. Further, since the shift correction amount per pulse is 10 degrees, the shift angle corresponds to two pulses, and the shift correction for the shift angle can be performed by two angle updates.
【0023】そして、このずれ補正量と角度更新量との
和である25度を推定角度に加えて、最初の角度更新を
行う。次のパルスに合わせて2回目の角度更新として、
更新された推定角度に対して上記と同様に角度更新量に
ずれ補正量を加えて行う。この2回の角度更新により、
ずれ補正量はずれ角度分に達し、ずれ補正が完了したこ
とになる。3回目以降の角度更新では、ずれ補正量を考
慮する必要はなくなり、推定角度に角度更新量の15度
だけを加える。なお、減速中においても同様にずれ補正
を行う。Then, the first angle update is performed by adding 25 degrees, which is the sum of the deviation correction amount and the angle update amount, to the estimated angle. As the second angle update according to the next pulse,
This is performed by adding the deviation correction amount to the angle update amount to the updated estimated angle in the same manner as described above. With these two angle updates,
The shift correction amount reaches the shift angle, and the shift correction is completed. In the third and subsequent angle updates, it is not necessary to consider the shift correction amount, and only the angle update amount of 15 degrees is added to the estimated angle. It should be noted that deviation correction is similarly performed during deceleration.
【0024】したがって、加減速時にずれ角度分だけの
補正を段階的に行うことによって、推定角度誤差を最小
限にすることができる。しかも、ずれ補正時には推定角
度は急激に変化することがないので、推定角度に基づい
てステータ巻線に供給される電圧や電流の急激な変化を
抑制することができる。また、補正ゲインを大きく設定
した場合でも、ずれ補正のオーバーシュートを防ぐこと
ができ、モータのトルクリップルの発生を防止できる。Therefore, the estimated angle error can be minimized by performing the correction for the deviation angle stepwise during acceleration / deceleration. Moreover, since the estimated angle does not suddenly change at the time of deviation correction, it is possible to suppress a sudden change in the voltage or current supplied to the stator winding based on the estimated angle. Further, even when the correction gain is set to a large value, overshoot of deviation correction can be prevented, and occurrence of torque ripple of the motor can be prevented.
【0025】ところで、加減速時、ロータの回転速度
(回転数)は変化するので、これに伴ってずれ角度も変
化する。そこで、信号エッジ間の時間間隔を測定するこ
とによってロータの加速度を検出できるので、CPUに
この加速度に応じて補正ゲインを設定するゲイン調整機
能を付加してもよい。例えば、加速度が大きいときには
補正ゲインを小さく設定し、加速度が小さいときには補
正ゲインを小さく設定する。これによって、回転角度の
変化に応じたきめ細かいずれ補正を行うことができ、推
定角度誤差をより少なくすることができ、回転角度の精
度のよい推定が可能となる。Incidentally, during acceleration / deceleration, the rotational speed (rotational speed) of the rotor changes, so that the deviation angle also changes. Therefore, since the acceleration of the rotor can be detected by measuring the time interval between signal edges, a gain adjustment function for setting a correction gain in accordance with the acceleration may be added to the CPU. For example, when the acceleration is large, the correction gain is set small, and when the acceleration is small, the correction gain is set small. As a result, fine correction can be performed in accordance with the change in the rotation angle, the estimation angle error can be further reduced, and the rotation angle can be accurately estimated.
【0026】また、回転速度(回転数)が高いとき、信
号エッジ間の時間間隔が小さくなり、ずれ補正を行うC
PUの負担が大きくなる。そこで、ずれ補正を行うタイ
ミングを回転速度に応じて切り替えるような制御を行
う。すなわち、図3に示すように、運転を開始して加速
していくとき、100rpmまでは60度ごとにずれ補
正を行い、100rpmを越えて1000rpmまでは
360度ごとに、1000rpmを越えて10000r
pmまでは6回転(2160度)ごとに、10000r
pmを越えると36回転(12960度)ごとにずれ補
正を行う。When the rotation speed (the number of rotations) is high, the time interval between signal edges becomes small, and C
The burden on the PU increases. Therefore, control is performed such that the timing for performing the deviation correction is switched according to the rotation speed. That is, as shown in FIG. 3, when starting operation and accelerating, deviation correction is performed every 60 degrees up to 100 rpm, and every 360 degrees up to 100 rpm and up to 1000 rpm.
10000r every 6 rotations (2160 degrees) up to pm
When the rotation speed exceeds pm, the displacement is corrected every 36 rotations (12,960 degrees).
【0027】このように、回転数の上昇とともに信号エ
ッジ間の時間間隔が小さくなるので、ずれ補正を行うタ
イミングの角度間隔が大きくなるように切り替えること
により、CPUではロータの回転数が高くなってもほぼ
一定の間隔でずれ補正の制御を実行することができ、C
PUの負担を減らすことができる。As described above, since the time interval between signal edges becomes smaller as the rotation speed increases, the rotation speed of the rotor becomes higher in the CPU by switching so as to increase the angle interval of the timing for performing the deviation correction. Can also execute the deviation correction control at substantially constant intervals.
The burden on the PU can be reduced.
【0028】このとき、ずれ補正のタイミングを切り替
えるための回転数を設定する場合、モータの機械的共振
周波数と異なるように設定すればよい。このように回転
数の設定において、共振周波数を避けることによって、
切り替え時のモータの不安定状態を回避することができ
る。At this time, when setting the number of revolutions for switching the timing of the deviation correction, it may be set so as to be different from the mechanical resonance frequency of the motor. By avoiding the resonance frequency in setting the rotation speed in this way,
An unstable state of the motor at the time of switching can be avoided.
【0029】また、減速中においても同様に切り替える
タイミングを変更すればよいが、加速中と減速中とでは
回転数の変化が異なるので、ずれ補正のタイミングを切
り替えるための回転数にヒステリシスを設けておく。す
なわち、加速中は例えば100rpm、減速中は例えば
80rpmで切り替えるといったように、加速中は減速
中よりも高めの回転数に設定すると、切り替え時におけ
るモータの回転速度に単振動が発生することを防止で
き、切り替え時の安定を図れる。The switching timing may be changed during deceleration in the same manner. However, since the change in rotation speed is different between acceleration and deceleration, hysteresis is provided for the rotation speed for switching the timing of deviation correction. deep. That is, if the rotation speed is set higher than during deceleration during acceleration, such as switching at 100 rpm during acceleration, for example, at 80 rpm during deceleration, the occurrence of a single vibration in the rotation speed of the motor during switching is prevented. It is possible to achieve stability at the time of switching.
【0030】上記のモータ制御装置は、洗濯機のモータ
の制御を行うのに好適であり、特に脱水運転の回転立ち
上げ時および回転立ち下げ時の回転角度のずれ補正に応
用することにより、トルクの脈動を抑えることができ
る。さらに、ずれ補正を行う角度間隔の切り替え時の挙
動不安定を回避でき、振動や騒音の発生を抑制すること
ができる。The above-described motor control device is suitable for controlling the motor of a washing machine. In particular, when the motor control device is applied to the correction of the rotation angle deviation at the start of rotation and at the start of rotation of the spin-drying operation, the torque is reduced. Pulsation can be suppressed. Further, it is possible to avoid unstable behavior at the time of switching the angle interval for performing the deviation correction, and it is possible to suppress generation of vibration and noise.
【0031】次に、ずれ補正を行った推定角度に基づい
てステータ巻線への駆動指令信号を作成して、ステータ
巻線に励磁電流を供給する。ここで、ステータ巻線に流
れる電流波形が急激に変化しないように駆動制御するた
めに、ずれ補正区間の設定を行う。例えば、SRモータ
では、3相の台形波状の電流が供給されているので、こ
の電流波形の変化が少ないときにずれ補正を行うように
制御される。Next, a drive command signal for the stator winding is created based on the estimated angle after the deviation correction, and an exciting current is supplied to the stator winding. Here, in order to control the drive so that the current waveform flowing through the stator winding does not suddenly change, a deviation correction section is set. For example, in the SR motor, since a three-phase trapezoidal wave-shaped current is supplied, the SR motor is controlled so as to correct the deviation when the change in the current waveform is small.
【0032】図4に推定角度誤差がない定常運転時のモ
ータのA、B、Cの各相の電流指令値を示す。なお、位
置検出器1からの位置検出信号の分解能は120度であ
る。ここで、加速時において推定角度誤差が生じた場
合、信号エッジが出た後、ずれ補正が行われるが、図5
に示すように、通電相が切り替わるときに信号エッジの
出力があると、このずれ補正区間では電流波形の変化が
激しくなる。特に、補正ゲインが大きい場合、電流波形
の変化がより急激になり、モータの振動の原因となる。FIG. 4 shows the current command values of the respective phases A, B, and C of the motor during steady operation without an estimated angle error. The resolution of the position detection signal from the position detector 1 is 120 degrees. Here, when an estimated angle error occurs at the time of acceleration, deviation correction is performed after a signal edge appears.
As shown in (2), if there is a signal edge output when the energized phase is switched, the change of the current waveform becomes drastic in this shift correction section. In particular, when the correction gain is large, the change in the current waveform becomes sharper, which causes the motor to vibrate.
【0033】そこで、電流波形の変化が緩やかになると
き、すなわち電流波形のトップフラット領域において、
位置検出信号を発生するように位置検出器1を取り付け
ればよい。すなわち、指令電流の位相が一定であれば、
どの回転角度のときにトップフラット領域になるか予め
わかるので、設計段階においてトップフラット領域に対
応する回転角度を検出できるように位置検出器1の取付
位置を調整することが可能となる。したがって、位置検
出信号からの信号エッジが発生するとき電流波形の変化
が少ないので、このときにずれ補正を行えば、補正ゲイ
ンを大きくしても供給される電流の変化が大きくなるこ
とを防げる。Therefore, when the current waveform gradually changes, that is, in the top flat region of the current waveform,
What is necessary is just to attach the position detector 1 so that a position detection signal may be generated. That is, if the phase of the command current is constant,
Since it is known in advance which rotation angle will be the top flat area, the mounting position of the position detector 1 can be adjusted at the design stage so that the rotation angle corresponding to the top flat area can be detected. Therefore, when a signal edge is generated from the position detection signal, the change in the current waveform is small. If the shift correction is performed at this time, the change in the supplied current can be prevented from increasing even if the correction gain is increased.
【0034】しかし、設計段階で位置検出器1の信号エ
ッジの発生角度を調整するのが困難な構造であるとき、
上記のような取り付けができない。また、電流波形の位
相が変化する場合には、電流波形の変化の少ない領域も
変化するが、これに合わせてモータの運転中に位置検出
器1の取付位置を変更することは不可能である。このよ
うな場合には、信号エッジの発生直後にずれ補正を行う
のではなく、ずれ補正区間がトップフラット領域にかか
るようにタイマー等によって遅延させる。すなわち、信
号エッジが発生してから必要なだけ角度更新を行って、
推定角度がトップフラット領域に対応するまで進んだと
きに、ずれ補正を行う。これによって、常に電流波形の
変化が緩やかになるタイミングに合わせてずれ補正を行
うことができ、ずれ補正に伴う電流の変化が大きくなる
ことを防止できる。However, when it is difficult to adjust the angle of occurrence of the signal edge of the position detector 1 at the design stage,
The above installation is not possible. When the phase of the current waveform changes, the area where the current waveform does not change also changes, but it is impossible to change the mounting position of the position detector 1 during operation of the motor. . In such a case, the shift correction is not performed immediately after the occurrence of the signal edge, but is delayed by a timer or the like so that the shift correction section covers the top flat area. That is, after the signal edge occurs, the angle is updated as necessary,
When the estimated angle has reached the position corresponding to the top flat area, deviation correction is performed. This makes it possible to always perform the shift correction in accordance with the timing at which the change in the current waveform becomes gentle, and it is possible to prevent the change in current accompanying the shift correction from increasing.
【0035】また、他の方法として、電流波形の変化度
合いに応じて補正ゲインを可変するようにしてもよい。
すなわち、駆動指令信号に基づいて電流波形の変化がわ
かるので、位置検出信号の信号エッジが電流波形の変化
の大きい領域で発生すれば、補正ゲインを小さくし、電
流波形の変化の小さい領域で発生すれば、補正ゲインを
大きく設定する。これによって、電流波形の変化が大き
くても補正ゲインが小となるので、角度変化は小さくな
り、ずれ補正に伴う電流の大きな変化を防止できる。し
かも、電流波形の変化が小さいときには、補正ゲインを
大きくすると角度変化は大きくなるが、電流は大きく変
化することはない。そのため、ずれ補正を効率よく行
え、実際の回転角度と推定角度とのずれをなくすことが
でき、安定したモータの駆動を行える。As another method, the correction gain may be varied according to the degree of change in the current waveform.
That is, since the change in the current waveform can be known based on the drive command signal, if the signal edge of the position detection signal occurs in a region where the change in the current waveform is large, the correction gain is reduced and the signal edge is generated in a region where the change in the current waveform is small. Then, the correction gain is set large. As a result, even if the change in the current waveform is large, the correction gain is small, so that the angle change is small, and a large change in the current accompanying the deviation correction can be prevented. In addition, when the change in the current waveform is small, the angle change increases when the correction gain is increased, but the current does not change significantly. Therefore, the deviation can be corrected efficiently, the deviation between the actual rotation angle and the estimated angle can be eliminated, and the motor can be driven stably.
【0036】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。モータ
の制御方式として、台形波状の電流波形制御だけでなく
正弦波状の電流波形制御を行う場合にも、上記のずれ補
正方法を適用してもよい。この場合、角度微分値が小さ
い、すなわち角度π/2、3π/2の近傍では、電流波
形の変化が緩やかな領域となり、角度0、πの近傍で
は、電流波形の変化が大きい領域となる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above-described embodiment within the scope of the present invention. As a motor control method, the above-described deviation correction method may be applied to not only a trapezoidal current waveform control but also a sinusoidal current waveform control. In this case, when the angle differential value is small, that is, near the angles π / 2 and 3π / 2, the current waveform changes gradually, and near the angles 0 and π, the current waveform changes largely.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、モータの加減速時にずれ角度分に応じて段階的
にずれ補正を行うことにより、推定角度誤差を最小限に
することができ、推定角度の精度を高めることができ
る。したがって、このような正確な推定角度に基づく駆
動指令信号によってモータの駆動制御を行うので、ステ
ータ巻線に供給する電流や電圧の急激な変化を抑制する
ことができ、モータの振動や騒音の発生を防止すること
ができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the estimated angle error can be minimized by performing the shift correction stepwise according to the shift angle during the acceleration and deceleration of the motor. , The accuracy of the estimated angle can be increased. Therefore, since the drive of the motor is controlled by the drive command signal based on the accurate estimated angle, it is possible to suppress a sudden change in the current or voltage supplied to the stator winding, and to generate the motor vibration and noise. Can be prevented.
【0038】したがって、洗濯機の脱水運転のように急
速な立ち上がり運転が要求されるモータに上記のずれ補
正方法を適用することによって、トルクの脈動を抑える
ことができ、振動や騒音の少ない電気機器を実現するこ
ができる。Therefore, by applying the above-described shift correction method to a motor that requires a rapid start-up operation such as a spin-drying operation of a washing machine, torque pulsation can be suppressed and electric equipment with less vibration and noise can be used. Can be realized.
【図1】本発明の一実施形態のモータ制御装置の概略ブ
ロック図FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】ずれ補正方法を説明する図FIG. 2 is a diagram for explaining a displacement correction method.
【図3】ずれ補正時期を回転数に応じて切り替えるタイ
ミングを示す図FIG. 3 is a diagram showing a timing of switching a shift correction timing according to a rotation speed;
【図4】モータの各相の電流指令値とずれ補正のタイミ
ングとの関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a current command value of each phase of a motor and a timing of deviation correction.
【図5】ずれ補正区間での電流指令値の変化を示す図FIG. 5 is a diagram showing a change in a current command value in a deviation correction section.
【図6】従来のずれ補正方法を説明する図FIG. 6 is a view for explaining a conventional shift correction method.
1 位置検出器 2 ずれ角度/速度測定器 3 角度カウンタ 4 駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position detector 2 Deviation angle / speed measuring device 3 Angle counter 4 Drive circuit
フロントページの続き Fターム(参考) 3B155 AA06 BA04 KA36 KB11 LA01 LB18 LB27 MA05 MA06 MA08 5H550 AA20 BB05 DD08 DD09 GG10 HB07 HB16 JJ03 JJ04 LL10 LL35 MM19 5H560 AA10 BB04 BB12 DA02 DA15 DC02 EB01 GG04 JJ15 RR03 TT15 XA10 XA12 XB09 Continued on the front page F-term (reference) 3B155 AA06 BA04 KA36 KB11 LA01 LB18 LB27 MA05 MA06 MA08 5H550 AA20 BB05 DD08 DD09 GG10 HB07 HB16 JJ03 JJ04 LL10 LL35 MM19 5H560 AA10 BB04 BB12 DA02 X15 EB01 GG01
Claims (11)
段と、該位置検出手段から出力される検出信号の時間間
隔をクロック信号に基づいて測定するカウント手段と、
前記検出信号間における回転角度から前記カウント手段
によって得られたカウント数に基づいて角度更新量を算
出する更新量算出手段と、ロータの回転角度の推定値で
ある推定角度に前記角度更新量を加えていって現在の推
定角度を作成する推定角度作成手段と、現在の推定角度
に対応してステータ巻線への駆動指令信号を作成する駆
動指令手段とを備えたモータ制御装置であって、モータ
の加減速運転時に、前記位置検出手段の検出信号によっ
て得られた実際の回転角度と前記検出信号出力時の推定
角度とのずれ角度を算出するずれ算出手段と、現在の推
定角度に対してずれ角度分のずれ補正を段階的に行う補
正手段とが設けられたことを特徴とするモータ制御装
置。1. A position detecting means for detecting a rotational position of a rotor, a counting means for measuring a time interval between detection signals output from the position detecting means based on a clock signal,
Update amount calculating means for calculating an angle update amount based on the count number obtained by the counting means from the rotation angle between the detection signals; and adding the angle update amount to an estimated angle which is an estimated value of the rotation angle of the rotor. A motor control device comprising: an estimated angle creating means for creating a current estimated angle; and a drive instruction means for creating a drive instruction signal to the stator winding corresponding to the current estimated angle, comprising: During acceleration / deceleration operation, a deviation calculating unit that calculates a deviation angle between an actual rotation angle obtained by a detection signal of the position detection unit and an estimated angle at the time of output of the detection signal, and a deviation from a current estimated angle. A motor control device, comprising: a correction unit that performs a stepwise correction of an angle shift.
ずれ補正量を演算して、前記補正ゲインに応じて決まる
回数だけずれ補正量を角度更新量に加算することを特徴
とする請求項1記載のモータ制御装置。2. The method according to claim 1, wherein the correcting means calculates a shift correction amount from the shift angle and the correction gain, and adds the shift correction amount to the angle update amount a number of times determined according to the correction gain. The motor control device according to any one of the preceding claims.
ンが小となるように加速度に応じて補正ゲインを設定す
るゲイン調整手段を備えたことを特徴とする請求項1ま
たは2記載のモータ制御装置。3. The motor control device according to claim 1, further comprising gain adjustment means for setting a correction gain according to the acceleration so that the correction gain decreases as the acceleration of the motor increases. .
転速度に応じて切り替える補正時期切替手段を備えたこ
とを特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装
置。4. The motor control device according to claim 1, further comprising a correction timing switching unit that switches a timing of performing the deviation correction according to a rotation speed of the motor.
回転速度をモータの機械的共振周波数に相当する回転速
度とは異なるように設定することを特徴とする請求項4
記載のモータ制御装置。5. The correction timing switching means sets a rotation speed at the time of switching to be different from a rotation speed corresponding to a mechanical resonance frequency of the motor.
The motor control device according to any one of the preceding claims.
るときの回転速度と減速中に切り替えるときの回転速度
とを異なるように設定することを特徴とする請求項4記
載のモータ制御装置。6. The motor control device according to claim 4, wherein the correction timing switching means sets the rotation speed when switching during acceleration and the rotation speed when switching during deceleration differently.
緩やかになるタイミングに合わせてずれ補正区間を設定
することを特徴とする請求項1または2記載のモータ制
御装置。7. The motor control device according to claim 1, wherein the correction means sets the shift correction section in accordance with a timing at which the drive command signal waveform gradually changes.
回転角度に合わせて検出信号が出力されるように位置検
出手段が設置されたことを特徴とする請求項7記載のモ
ータ制御装置。8. The motor control device according to claim 7, wherein the position detection means is provided so that the detection signal is output in accordance with the rotation angle at which the drive command signal waveform gradually changes.
から所定の回転角度進んだときに設定されたことを特徴
とする請求項7記載のモータ制御装置。9. The motor control device according to claim 7, wherein the deviation correction section is set when a predetermined rotation angle is advanced from a point in time when the detection signal is generated.
て補正ゲインを可変するゲイン可変手段を備えたことを
特徴とする請求項1または2記載のモータ制御装置。10. The motor control device according to claim 1, further comprising a gain varying unit that varies a correction gain in accordance with a degree of change of the drive command signal waveform.
ータ制御装置を備え、脱水運転の回転立ち上げ制御ある
いは回転立ち下げ制御を行うことを特徴とする洗濯機。11. A washing machine comprising the motor control device according to any one of claims 1 to 10, wherein the washing machine performs rotation start-up control or spin-down control of a spin-drying operation.
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