JP2011109881A

JP2011109881A - Dc motor ripple detector, method, program

Info

Publication number: JP2011109881A
Application number: JP2009265224A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nagata; 拓也永田; 大和 ▲高▼橋; Yamato Takahashi; Yutaka Kisanuki; 豊木佐貫; Hitoshi Ishikawa; 仁司石川; Hikari Watanabe; 光渡辺; Tokuro Tsutsui; 得郎筒井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP5306154B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device, method, and program for detecting a ripple of a DC motor, which precisely controls a cut-off frequency of a filter unit by precisely detecting a ripple frequency, and utilizes a precise ripple period. <P>SOLUTION: The DC motor ripple detector has: first and second bandpass filters (BPF)2, (BPF)4 the cut-off frequencies of which differ mutually; a first ripple period detection unit 3 for obtaining a first ripple period from an output of the first BPF2; a second ripple period detection unit 5 for obtaining a second ripple period from an output of the second BPF4; a fundamental frequency operation means 71 of setting a reciprocal of the second ripple period as a fundamental frequency f0; a first cut-off frequency control means 72 of controlling a lower cut-off frequency of the first BPF to be not more than the fundamental frequency f0 and controlling an upper cut-off frequency to be larger than the fundamental frequency f0; and a second cut-off frequency control means 73 of controlling a lower cut-off frequency of the second BPF to be larger than the fundamental frequency f0. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを検出する装置、方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an apparatus, a method, and a program for detecting a current ripple included in an armature current of a DC motor.

直流モータの一種に、回転電機子にコンミテータを備えてブラシから通電方向を切り換える方式の直流ブラシモータがあり、例えば車両用シート装置のシートスライド用やリクライニング角度調整用などに適用されている。直流ブラシモータでは、回転電機子が回転してブラシとコンミテータの接触が切り替わることに起因して電流リップルが発生し、電機子電流に重畳する。したがって、直流の電機子電流に含まれる交流分の電流リップルを抽出して波形整形し、極大点、極小点、ゼロクロス点などの特異点を検出することにより、回転電機子の回転位相を知ることができ、回転位相センサや累積回転量センサの代わりになる。つまり、これらのセンサを別途設ける必要がなくなり、上記例では車両用シート装置が簡素となり、製作コストを低減できる。 As one type of DC motor, there is a DC brush motor of a type in which a rotating armature is provided with a commutator and the energization direction is switched from a brush, and is applied to, for example, a seat slide or a reclining angle adjustment of a vehicle seat device. In a DC brush motor, a current ripple is generated due to the rotating armature rotating and the contact between the brush and the commutator switching, and is superimposed on the armature current. Therefore, the rotational phase of the rotating armature can be known by extracting the current ripple for AC included in the DC armature current, shaping the waveform, and detecting singular points such as maximum points, minimum points, and zero-cross points. It can be used in place of a rotational phase sensor or a cumulative rotational amount sensor. That is, it is not necessary to separately provide these sensors, and in the above example, the vehicle seat device is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

しかしながら、電機子電流には電流リップルだけでなく低周波ノイズや高周波ノイズも重畳する場合が多い。例えば、４極１０スロットの直流モータにおいては、電気角の３６０°ではなく７２０°で構造上のトポロジーをもつため、７２０°を周期とする電流成分が重畳する。換言すれば、リップル周波数の１／２の周波数をもつ低周波ノイズ（１／２周波数ノイズ）が電機子電流に重畳する。また、リップル周波数の２倍や４倍の周波数をもつ高周波ノイズ（ｎ倍周波数ノイズ）が電機子電流に重畳することも往々にしてある。本願出願人は、このようなノイズの影響を受けずに電流リップルを検出する装置の例を特許文献１および２に開示している。 However, not only current ripple but also low frequency noise and high frequency noise are often superimposed on the armature current. For example, a 4-pole 10-slot DC motor has a structural topology with an electrical angle of 720 ° instead of 360 °, and therefore a current component having a period of 720 ° is superimposed. In other words, low frequency noise (1/2 frequency noise) having a frequency that is 1/2 of the ripple frequency is superimposed on the armature current. In addition, high-frequency noise having a frequency twice or four times the ripple frequency (n-times frequency noise) is often superimposed on the armature current. The applicant of the present application discloses examples of devices that detect current ripples without being affected by such noise in Patent Documents 1 and 2.

特許文献１の直流モータのリップル検出装置は、第１および第２のローパスフィルタ、第１および第２のリップル信号生成部、遮断周波数制御部、およびリップル検出部を備えている。遮断周波数制御部は、検出対象のリップル周波数と除去対象のノイズのノイズ周波数との比に対応するように、第２および第１のローパスフィルタの遮断周波数比を設定し、リップル検出部は、第１および第２のリップル信号生成部が生成したリップル信号のリップル周期の比を前記の遮断周波数比と比較して、一方のリップル信号を選択するように構成されている。これにより、第１および第２のリップル信号生成部が生成したリップル信号のいずれに検出対象のリップルが含まれるかを判断して、リップルを高精度に検出することができる、とされている。 The ripple detection device for a DC motor disclosed in Patent Document 1 includes first and second low-pass filters, first and second ripple signal generation units, a cutoff frequency control unit, and a ripple detection unit. The cut-off frequency control unit sets the cut-off frequency ratio of the second and first low-pass filters so as to correspond to the ratio between the ripple frequency to be detected and the noise frequency of the noise to be removed. One ripple signal is selected by comparing the ratio of the ripple periods of the ripple signals generated by the first and second ripple signal generators with the cut-off frequency ratio. Accordingly, it is determined that the ripples generated by the first and second ripple signal generation units are included in the ripple signals, and the ripples can be detected with high accuracy.

また、特許文献２の直流モータの回転状態検出装置は、遮断周波数演算手段、遮断周波数設定手段、フィルタ手段、回転状態検出手段、回転状態判定手段、および遮断周波数更新手段を備え、直流モータが定常回転をしていないときにのみフィルタ手段の遮断周波数の変更を許可するようにしている。したがって、回転状態に応じて遮断周波数の変更可否を制御し、また、定常回転状態ではノイズ成分を遮断して正確にリップルを検出できる。これにより、フィルタ手段の遮断周波数がリップル周波数よりも低周波側へ誤って設定され、最終的に低周波ノイズの周波数に設定されてしまうおそれを解決できる、とされている。 The DC motor rotation state detection device of Patent Document 2 includes a cutoff frequency calculation unit, a cutoff frequency setting unit, a filter unit, a rotation state detection unit, a rotation state determination unit, and a cutoff frequency update unit. Only when not rotating, the change of the cutoff frequency of the filter means is permitted. Therefore, it is possible to control whether or not the cut-off frequency can be changed according to the rotation state, and to accurately detect the ripple by cutting off the noise component in the steady rotation state. Thus, it is possible to solve the problem that the cutoff frequency of the filter means is erroneously set to a lower frequency side than the ripple frequency and finally set to the frequency of the low frequency noise.

特開２００８−２２８４５２号公報JP 2008-228452 A 特開２００７−１２４８６５号公報JP 2007-124865 A

ところで、特許文献１のリップル検出装置では、除去対象とするノイズ周波数を予め想定して第２および第１のローパスフィルタの遮断周波数比を設定するので、想定外の周波数のノイズが重畳すると不具合が生じ得る。また、ローパスフィルタを用いるため、電機子電流の直流分に応じた広いダイナミックレンジが必要となり、加えて、頻発しあるいは常在する低周波領域のノイズへの対策が必要となって、回路規模が大きくなりコストが上昇する。 By the way, in the ripple detection device of Patent Document 1, since the cutoff frequency ratio of the second and first low-pass filters is set in advance assuming the noise frequency to be removed, there is a problem if noise of an unexpected frequency is superimposed. Can occur. In addition, since a low-pass filter is used, a wide dynamic range corresponding to the DC component of the armature current is required, and in addition, countermeasures against frequent or permanent low-frequency noise are required, and the circuit scale is increased. Increases cost.

また、特許文献２の実施形態では、リップルパルス整形回路出力のパルス間時間の逆数を実リップル周波数として、フィルタ手段の遮断周波数を演算している。この方法によると、例えばノイズが重畳してこれをフィルタ手段で除去しきれない場合、実リップル周波数を誤って検出し、ノイズが消えても元の正しい遮断周波数に復帰できなくなるおそれがある。例えば、一過性のノイズにより、実リップル周波数を誤って１／２に検出すると、遮断周波数を１／２周波数に合わせて制御してしまう。すると、フィルタは、本来のリップル周波数を有する信号を遮断して１／２周波数ノイズだけを通過させるので、一過性のノイズが消えた後もリップル周波数を検出できなくなってしまう。つまり、１／２周波数ロックしてしまうおそれが皆無でない。発明者が得た知見によれば、高周波ノイズよりも１／２周波数ノイズの影響を最も受けやすく、一時的に誤って１／２周波数に制御することがあっても、ロック状態を回避して確実に復帰することが肝要と考えられる。 In the embodiment of Patent Document 2, the cutoff frequency of the filter means is calculated using the reciprocal of the time between pulses of the ripple pulse shaping circuit output as the actual ripple frequency. According to this method, for example, when noise is superimposed and cannot be completely removed by the filter means, the actual ripple frequency may be erroneously detected, and even if the noise disappears, the original correct cutoff frequency may not be restored. For example, if the actual ripple frequency is erroneously detected to ½ due to transient noise, the cutoff frequency is controlled to match the ½ frequency. Then, since the filter cuts off the signal having the original ripple frequency and passes only the 1/2 frequency noise, the ripple frequency cannot be detected even after the transient noise disappears. In other words, there is no possibility that the 1/2 frequency is locked. According to the knowledge obtained by the inventor, it is most susceptible to 1/2 frequency noise than high frequency noise, and even if it is temporarily controlled to 1/2 frequency, avoid the locked state. It is important to make sure that it returns.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、リップル周波数の１／２の周波数をもつノイズなどに影響されずに、リップル周波数を高精度に検出してフィルタ部の遮断周波数を高精度に制御するとともに、精度の高いリップル周期を利用に供することができる直流モータのリップル検出装置、リップル検出方法、およびリップル検出プログラムを提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The ripple frequency is detected with high accuracy and the cut-off frequency of the filter unit can be set with high accuracy without being affected by noise having a frequency half the ripple frequency. It is an object to be solved to provide a ripple detection device, a ripple detection method, and a ripple detection program for a DC motor that can be controlled and used with a highly accurate ripple cycle.

上記課題を解決する請求項１に係る直流モータのリップル検出装置の発明は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを抽出してリップル波形を求める遮断周波数可変のフィルタ部と、前記リップル波形に基づいてリップル周期を求めるリップル周期検出部と、前記リップル周期に基づいて前記フィルタ部の前記遮断周波数を制御する遮断周波数制御部と、を備える直流モータのリップル検出装置であって、前記フィルタ部は、下側遮断周波数および上側遮断周波数が互いに異なる第１バンドパスフィルタおよび第２バンドパスフィルタを有し、前記リップル周期検出部は、前記第１バンドパスフィルタが求めた第１リップル波形に基づいて第１リップル周期を求める第１リップル周期検出部、ならびに前記第２バンドパスフィルタが求めた第２リップル波形に基づいて第２リップル周期を求める第２リップル周期検出部を含み、前記遮断周波数制御部は、前記第２リップル周期の逆数である第２リップル周波数を演算して基本周波数とする基本周波数演算手段と、前記第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数以下に制御しかつ前記第１バンドパスフィルタの上側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第１遮断周波数制御手段と、前記第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第２遮断周波数制御手段とを有する、ことを特徴とする。 An invention of a ripple detection apparatus for a DC motor according to claim 1 that solves the above-described problem includes a variable cutoff frequency filter unit that extracts a current ripple contained in an armature current of a DC motor and obtains a ripple waveform, and the ripple waveform. A ripple detection device for a direct current motor, comprising: a ripple cycle detection unit that obtains a ripple cycle based on the filter frequency; and a cutoff frequency control unit that controls the cutoff frequency of the filter unit based on the ripple cycle, the filter unit Has a first band-pass filter and a second band-pass filter having a lower cutoff frequency and an upper cutoff frequency different from each other, and the ripple period detection unit is based on the first ripple waveform obtained by the first band-pass filter. A first ripple period detecting unit for obtaining a first ripple period and the second band pass filter A second ripple period detection unit that obtains a second ripple period based on the obtained second ripple waveform, wherein the cut-off frequency control unit calculates a second ripple frequency that is a reciprocal of the second ripple period to calculate a fundamental frequency; And a first cutoff that controls a lower cutoff frequency of the first bandpass filter to be equal to or lower than the fundamental frequency and controls an upper cutoff frequency of the first bandpass filter to be greater than the fundamental frequency. It has a frequency control means and a second cutoff frequency control means for controlling a lower cutoff frequency of the second bandpass filter to be larger than the fundamental frequency.

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記第１遮断周波数制御手段は、前記第１バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数の０．５倍を越え１倍以下に制御し、かつ前記第１バンドパスフィルタの前記上側遮断周波数を前記基本周波数の２倍以上に制御し、前記第２遮断周波数制御手段は、前記第２バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数の１倍を越え２倍以下に制御する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first cut-off frequency control means controls the lower cut-off frequency of the first bandpass filter to be more than 0.5 times the basic frequency and less than one time. And the upper cutoff frequency of the first bandpass filter is controlled to be twice or more of the fundamental frequency, and the second cutoff frequency control means sets the lower cutoff frequency of the second bandpass filter to the fundamental frequency. The frequency is controlled to exceed 1 and 2 times or less.

請求項３に係る発明は、請求項２において、前記第１遮断周波数制御手段は、前記第１バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数に近い周波数に制御し、前記第２遮断周波数制御部は、前記第２バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数の２倍に近い周波数に制御する、ことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the first cutoff frequency control means controls the lower cutoff frequency of the first bandpass filter to a frequency close to the fundamental frequency, and the second cutoff frequency. The control unit controls the lower cutoff frequency of the second bandpass filter to a frequency close to twice the fundamental frequency.

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記第１リップル周期検出部は、前記第１リップル波形の振幅に基づいた閾値を保持し、前記第１リップル波形の極大点または極小点からの変化量が前記閾値に達するタイミングを検出し、該タイミングの発生間隔を前記第１リップル周期とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the first ripple period detection unit holds a threshold value based on an amplitude of the first ripple waveform, and the first ripple waveform The timing at which the amount of change from the maximum point or the minimum point reaches the threshold is detected, and the generation interval of the timing is set as the first ripple period.

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記第２リップル周期検出部は、前記第２リップル波形におけるゼロクロス点の発生間隔を前記第２リップル周期とすることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the second ripple cycle detection unit sets a generation interval of a zero cross point in the second ripple waveform as the second ripple cycle. Features.

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記遮断周波数制御部は遮断周波数確認手段を有し、該遮断周波数確認手段は、前記第１リップル周期の逆数である第１リップル周波数を演算し、該第１リップル周波数が前記基本周波数に概ね一致していることを確認することにより、前記第１バンドパスフィルタおよび前記第２バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数および前記上側遮断周波数が適正であると判定することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the cut-off frequency control unit has cut-off frequency confirmation means, and the cut-off frequency confirmation means is a reciprocal of the first ripple period. By calculating a first ripple frequency and confirming that the first ripple frequency substantially matches the fundamental frequency, the lower cutoff frequency of the first bandpass filter and the second bandpass filter and It is determined that the upper cut-off frequency is appropriate.

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記第２リップル周期検出部は、複数の前記第２リップル周期を平均した平均リップル周期を演算する平均値演算手段を有し、前記遮断周波数制御部の前記基本周波数演算手段は、前記平均リップル周期の逆数を前記基本周波数とすることを特徴とする。 The invention according to a seventh aspect is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the second ripple period detecting unit includes an average value calculating means for calculating an average ripple period obtained by averaging a plurality of the second ripple periods. And the fundamental frequency calculating means of the cut-off frequency control unit uses the inverse of the average ripple period as the fundamental frequency.

請求項８に係る直流モータのリップル検出方法の発明は、直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを抽出してリップル波形を求める遮断周波数可変の第１バンドパスフィルタおよび第２バンドパスフィルタと、前記リップル波形に基づいてリップル周期を求めるリップル周期検出部と、前記リップル周期に基づいて前記第１バンドパスフィルタおよび前記第２バンドパスフィルタの前記遮断周波数を制御する遮断周波数制御部と、を備える直流モータのリップル検出装置を用いたリップル検出方法であって、前記第１バンドパスフィルタにより第１リップル波形を求める第１リップル波形取得ステップと、前記第２バンドパスフィルタにより第２リップル波形を求める第２リップル波形取得ステップと、前記第１リップル波形に基づいて第１リップル周期を求める第１リップル周期検出ステップと、前記第２リップル波形に基づいて第２リップル周期を求める第２リップル周期検出ステップと、前記第２リップル周期の逆数である第２リップル周波数を演算して基本周波数とする基本周波数演算ステップと、前記第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数以下に制御しかつ前記第１バンドパスフィルタの上側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第１遮断周波数制御ステップと、前記第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第２遮断周波数制御ステップと、を有することを特徴とする。 An invention of a ripple detection method for a DC motor according to an eighth aspect of the present invention includes a first bandpass filter and a second bandpass filter with variable cut-off frequency that extract a current ripple included in an armature current of a DC motor and obtain a ripple waveform. A ripple period detection unit that obtains a ripple period based on the ripple waveform; and a cutoff frequency control unit that controls the cutoff frequency of the first bandpass filter and the second bandpass filter based on the ripple period. A ripple detection method using a ripple detection device for a DC motor provided with a first ripple waveform acquisition step for obtaining a first ripple waveform by the first bandpass filter, and a second ripple waveform by the second bandpass filter. A second ripple waveform obtaining step to be obtained, and a step based on the first ripple waveform. A first ripple period detecting step for obtaining a first ripple period, a second ripple period detecting step for obtaining a second ripple period based on the second ripple waveform, and a second ripple frequency that is the reciprocal of the second ripple period. A fundamental frequency calculating step for calculating a fundamental frequency by calculating a lower cutoff frequency of the first bandpass filter to be equal to or lower than the fundamental frequency and an upper cutoff frequency of the first bandpass filter to be lower than the fundamental frequency. And a first cutoff frequency control step for largely controlling, and a second cutoff frequency control step for controlling a lower cutoff frequency of the second bandpass filter to be larger than the fundamental frequency.

請求項９に係る直流モータのリップル検出プログラムの発明は、請求項８の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。 The invention of a ripple detection program for a DC motor according to a ninth aspect causes a computer to execute the steps of the eighth aspect.

請求項１に係る直流モータのリップル検出装置の発明では、遮断周波数制御部は、第２バンドパスフィルタの第２リップル波形から基本周波数を求め、第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を基本周波数以下に制御しかつ上側遮断周波数を基本周波数よりも大きく制御し、第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を基本周波数よりも大きく制御する。つまり、第１バンドパスフィルタにおいて基本周波数が通過周波数帯域に入るように制御し、第２バンドパスフィルタにおいて基本周波数が通過周波数帯域の下側となるように制御する。 In the invention of the ripple detection apparatus for a DC motor according to claim 1, the cutoff frequency control unit obtains the fundamental frequency from the second ripple waveform of the second bandpass filter, and uses the lower cutoff frequency of the first bandpass filter as the fundamental frequency. The following control is performed and the upper cutoff frequency is controlled to be greater than the fundamental frequency, and the lower cutoff frequency of the second bandpass filter is controlled to be greater than the fundamental frequency. That is, control is performed so that the fundamental frequency falls within the pass frequency band in the first band pass filter, and control is performed so that the fundamental frequency is below the pass frequency band in the second band pass filter.

これにより、第１バンドパスフィルタは、第１リップル波形の基本周波数の信号成分を減衰させず、１／２周波数のノイズ成分を減衰させることができる。一方、第２バンドパスフィルタは、第２リップル波形に含まれる基本周波数の信号成分を減衰させるが、基本周波数より低い周波数、例えば１／２周波数のノイズ成分をさらに減衰させることができる。したがって、低周波ノイズの影響を受けずに基本周波数を高精度に検出でき、１／２周波数ロックが生じることもなく、第１バンドパスフィルタの下側および上側遮断周波数を正確にフィードバック制御できる。また、常に高精度にフィードバック制御された第１バンドパスフィルタから高精度な第１リップル波形が出力されるため、正確なリップル周期を確実に求めて利用に供することができ、直流モータの累積回転量、回転位相、および回転速度などを高精度に演算できる。 As a result, the first band pass filter can attenuate the noise component of ½ frequency without attenuating the signal component of the fundamental frequency of the first ripple waveform. On the other hand, the second bandpass filter attenuates the signal component of the fundamental frequency included in the second ripple waveform, but can further attenuate the noise component having a frequency lower than the fundamental frequency, for example, a 1/2 frequency. Therefore, the fundamental frequency can be detected with high accuracy without being affected by low frequency noise, and the lower and upper cut-off frequencies of the first bandpass filter can be accurately feedback controlled without causing a 1/2 frequency lock. In addition, since the first band-pass filter that is always feedback controlled with high accuracy outputs the first ripple waveform with high accuracy, the accurate ripple period can be reliably obtained and used, and the cumulative rotation of the DC motor can be used. The amount, rotational phase, rotational speed, etc. can be calculated with high accuracy.

請求項２に係る発明では、第１遮断周波数制御手段は、第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を基本周波数の０．５倍を越え１倍以下に制御し、上側遮断周波数を基本周波数の２倍以上に制御し、第２遮断周波数制御手段は、第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を基本周波数の１倍を越え２倍以下に制御する。さらに、請求項３に係る発明では、第１遮断周波数制御手段は、第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を基本周波数に近い周波数に制御し、第２遮断周波数制御部は、第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を基本周波数の２倍に近い周波数に制御する、 In the invention according to claim 2, the first cut-off frequency control means controls the lower cut-off frequency of the first bandpass filter to be more than 0.5 times the basic frequency and less than or equal to one time, and the upper cut-off frequency is set to the basic frequency. The second cut-off frequency control means controls the lower cut-off frequency of the second bandpass filter to be more than 1 times the basic frequency and less than 2 times. Further, in the invention according to claim 3, the first cutoff frequency control means controls the lower cutoff frequency of the first bandpass filter to a frequency close to the fundamental frequency, and the second cutoff frequency control unit includes the second bandpass. Control the lower cutoff frequency of the filter to a frequency close to twice the fundamental frequency.

これにより、第１バンドパスフィルタ２は、第１リップル波形が有する基本周波数の信号成分を減衰させず、１／２周波数のノイズ成分を大きく減衰させるので、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善できる。また、一過性のノイズなどにより誤って基本周波数が１／２となっても、上側遮断周波数は正規の基本周波数以上に制御され、正規の基本周波数を通過させるので、リップル検出を正しく行える。一方、第２バンドパスフィルタ４では、誤って基本周波数が１／２となった場合、下側遮断周波数は正規の基本周波数の０．５倍を越え１倍以下の周波数に制御される。したがって、正規の基本周波数よりも１／２周波数ノイズを大きく減衰させるので、一過性のノイズが消えた後には確実に復帰できる。 Thereby, the first band pass filter 2 does not attenuate the signal component of the fundamental frequency of the first ripple waveform, but greatly attenuates the noise component of 1/2 frequency, so that the S / N ratio can be greatly improved. Even if the fundamental frequency is halved due to transient noise or the like, the upper cutoff frequency is controlled to be higher than the regular fundamental frequency, and the regular fundamental frequency is passed, so that the ripple detection can be performed correctly. On the other hand, in the second band pass filter 4, when the fundamental frequency is mistakenly halved, the lower cutoff frequency is controlled to a frequency exceeding 0.5 times the normal fundamental frequency and less than 1 time. Therefore, the ½ frequency noise is attenuated to a greater extent than the normal fundamental frequency, so that it can be reliably restored after the transient noise disappears.

請求項４に係る発明では、第１リップル周期検出部は、第１リップル波形の振幅に基づいた閾値を保持し、第１リップル波形の極大点または極小点からの変化量が閾値に達するタイミングを検出し、該タイミングの発生間隔を第１リップル周期とする。この振幅検出ロジックによれば、仮にノイズの重畳などによりて第１リップル波形に微少な増減振動が重畳しても、閾値に達する程の増減とはならず、第１リップル周期の精度を確保できる。代わりにゼロクロス点検出ロジックや、極大点検出ロジックまたは極小点検出ロジックを用いた場合、微少な増減振動により多数のゼロクロス点や、極大点または極小点が発生し、そのたびに誤ってリップル周期を求めてしまうおそれがある。 In the invention which concerns on Claim 4, a 1st ripple period detection part hold | maintains the threshold value based on the amplitude of a 1st ripple waveform, and the timing from which the variation | change_quantity from the maximum point or minimum point of a 1st ripple waveform reaches a threshold value. Detecting the timing generation interval as the first ripple period. According to this amplitude detection logic, even if a slight increase / decrease vibration is superimposed on the first ripple waveform due to noise superimposition or the like, it does not increase / decrease enough to reach the threshold value, and the accuracy of the first ripple period can be ensured. . If zero cross point detection logic, maximum point detection logic, or minimum point detection logic is used instead, a large number of zero cross points, maximum points, or minimum points occur due to minute fluctuations, and each time the ripple cycle is erroneously changed. There is a risk of seeking.

請求項５に係る発明では、第２リップル周期検出部は、第２リップル波形におけるゼロクロス点の発生間隔を第２リップル周期とする。このゼロクロス点検出ロジックによれば、第２バンドパスフィルタから出力される基本周波数の信号成分が減衰した第２リップル波形でも、確実に第２リップル周期および基本周波数を求めることができる。つまり、第２リップル波形の振幅は小さいので、前述の振幅検出ロジックや極大点検出ロジック、極小点検出ロジックよりもゼロクロス点検出ロジックのほうが検出の確実性が高い。 In the invention which concerns on Claim 5, a 2nd ripple period detection part makes the generation interval of the zero crossing point in a 2nd ripple waveform the 2nd ripple period. According to this zero-cross point detection logic, the second ripple period and the fundamental frequency can be reliably obtained even with the second ripple waveform in which the signal component of the fundamental frequency output from the second bandpass filter is attenuated. That is, since the amplitude of the second ripple waveform is small, the zero-cross point detection logic is more reliable than the above-described amplitude detection logic, maximum point detection logic, and minimum point detection logic.

請求項６に係る発明では、遮断周波数確認手段は、第１リップル周期の逆数で演算した第１リップル周波数が基本周波数に概ね一致していることを確認することにより、第１および第２バンドパスフィルタの下側および上側遮断周波数が適正であると判定する。本来、第１および第２バンドパスフィルタでノイズを除去できていれば、第１リップル波形と第２リップル波形は振幅が異なる相似波形になり、第１リップル周波数と基本周波数（第２リップル周波数）は概ね同一となる。このことを利用して各遮断周波数の制御状況を確認することができ、装置の動作信頼性を高めることができる。 In the invention according to claim 6, the cut-off frequency confirmation means confirms that the first ripple frequency calculated by the reciprocal of the first ripple period substantially matches the fundamental frequency, whereby the first and second bandpass It is determined that the lower and upper cutoff frequencies of the filter are appropriate. Originally, if the first and second bandpass filters can remove noise, the first ripple waveform and the second ripple waveform are similar waveforms having different amplitudes, and the first ripple frequency and the fundamental frequency (second ripple frequency). Are generally the same. By utilizing this fact, the control status of each cutoff frequency can be confirmed, and the operation reliability of the apparatus can be improved.

請求項７に係る発明では、第２リップル周期検出部は複数の第２リップル周期を平均した平均リップル周期を演算し、遮断周波数制御部の基本周波数演算手段は平均リップル周期の逆数を基本周波数とする。このため、個々の第２リップル周期がジッタ成分などの原因でばらつき、あるいは電流リップルを検出できないリップル抜けが発生したり、ノイズを電流リップルと誤って検出するリップル増しが発生したりしても、平均リップル周期の変動は小さい。したがって、ばらつきやノイズの影響を低減して基本周波数を高精度に検出できる。 In the invention according to claim 7, the second ripple period detection unit calculates an average ripple period obtained by averaging a plurality of second ripple periods, and the basic frequency calculation means of the cut-off frequency control unit uses the reciprocal number of the average ripple period as the basic frequency. To do. For this reason, even if the individual second ripple period varies due to jitter components, etc., or ripple missing that cannot detect current ripple occurs, or ripple increase that erroneously detects noise as current ripple occurs, The fluctuation of the average ripple period is small. Therefore, the fundamental frequency can be detected with high accuracy by reducing the influence of variation and noise.

請求項８に係る直流モータのリップル検出方法の発明は、第１リップル波形取得ステップ、第２リップル波形取得ステップ、第１リップル周期検出ステップ、第２リップル周期検出ステップ、基本周波数演算ステップ、第１遮断周波数制御ステップ、および第２遮断周波数制御ステップを有する。したがって、請求項１と同様の効果が生じる。 The invention of a ripple detection method for a DC motor according to claim 8 includes a first ripple waveform acquisition step, a second ripple waveform acquisition step, a first ripple cycle detection step, a second ripple cycle detection step, a fundamental frequency calculation step, It has a cut-off frequency control step and a second cut-off frequency control step. Therefore, an effect similar to that of the first aspect is produced.

請求項９に係る直流モータのリップル検出プログラムの発明では、請求項８の各ステップをコンピュータに実行させることができる。 In the invention of the ripple detection program for a DC motor according to claim 9, each step of claim 8 can be executed by a computer.

本発明の実施形態の直流モータのリップル検出装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the ripple detection apparatus of the DC motor of the embodiment of the present invention. 実施形態において、第１リップル周期検出部で振幅検出ロジックにより第１リップル周期を求める方法を説明する図である。In embodiment, it is a figure explaining the method of calculating | requiring a 1st ripple period by an amplitude detection logic in a 1st ripple period detection part. 実施形態において、第２リップル周期検出部でゼロクロス点検出ロジックにより第２リップル周期を求める方法を説明する図である。In embodiment, it is a figure explaining the method of calculating | requiring a 2nd ripple period by the zero cross point detection logic in a 2nd ripple period detection part. 図１中の第１バンドパスフィルタのフィルタ特性を説明する図である。It is a figure explaining the filter characteristic of the 1st band pass filter in FIG. 図１中の第２バンドパスフィルタのフィルタ特性を説明する図である。It is a figure explaining the filter characteristic of the 2nd band pass filter in FIG. 実施形態において、第１バンドパスフィルタおよび第１リップル周期検出部の作用を説明する実測波形例の図である。In embodiment, it is a figure of the example of an actual measurement waveform explaining the effect | action of a 1st band pass filter and a 1st ripple period detection part. 実施形態において、第２バンドパスフィルタおよび第２リップル周期検出部の作用を説明する実測波形例の図である。In embodiment, it is a figure of the example of an actual measurement waveform explaining the effect | action of a 2nd band pass filter and a 2nd ripple period detection part.

本発明を実施するための実施形態を、図１〜図７を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態の直流モータのリップル検出装置１を説明するブロック図である。直流モータ９１は、図略の車両用シート装置のシートスライド用に適用されており、通常一定の直流電圧を印加して一定回転速度で用いるものである。リップル検出装置１は、直流モータ９１を制御する制御装置の一部としてカスタムＩＣの形態で構成され、モータ制御ＣＰＵ９９の制御で動作するようになっている。リップル検出装置１は、第１バンドパスフィルタ２、第１リップル周期検出部３、第２バンドパスフィルタ４、第２リップル周期検出部５、遮断周波数制御部７などの機能ブロックを備えている。 An embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating a DC motor ripple detection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The DC motor 91 is applied to a seat slide of a vehicle seat device (not shown), and is usually used at a constant rotational speed by applying a constant DC voltage. The ripple detection device 1 is configured in the form of a custom IC as a part of a control device that controls the DC motor 91, and operates under the control of the motor control CPU 99. The ripple detection apparatus 1 includes functional blocks such as a first bandpass filter 2, a first ripple cycle detection unit 3, a second bandpass filter 4, a second ripple cycle detection unit 5, and a cutoff frequency control unit 7.

リップル検出装置１において、第１バンドパスフィルタ２および第１リップル周期検出部３は、直流モータ９１の電機子電流Ｉｍに含まれる電流リップルから第１リップル周期Ｔｒ１を検出してモータ制御ＣＰＵ９９に受け渡す機能を担っている。また、第２バンドパスフィルタ４以降の機能ブロックは、電流リップルからリップル周波数を検出して基本周波数ｆ０とし、基本周波数ｆ０を基にして第１バンドパスフィルタ２の遮断周波数ｆ１ＣＬ、ｆ１ＣＨを正確にフィードバック制御する機能を担っている。 In the ripple detection device 1, the first band pass filter 2 and the first ripple cycle detection unit 3 detect the first ripple cycle Tr 1 from the current ripple included in the armature current Im of the DC motor 91 and receive it by the motor control CPU 99. Has the function of passing. Further, the functional blocks after the second bandpass filter 4 detect the ripple frequency from the current ripple to obtain the fundamental frequency f0, and accurately determine the cutoff frequencies f1CL and f1CH of the first bandpass filter 2 based on the fundamental frequency f0. Has the function of feedback control.

第１バンドパスフィルタ２は、遮断周波数制御部７からの制御により遮断周波数が可変とされるディジタルフィルタである。第１バンドパスフィルタ２は、下側遮断周波数ｆ１CＬのハイパスフィルタＨＰＦ１、および上側遮断周波数ｆ１ＣＨのローパスフィルタＬＰＦ１の組み合わせにより構成され、通過周波数帯域ｆ１は下側遮断周波数ｆ１ＣＬと上側遮断周波数ｆ１ＣＨの間に制限されている（ｆ１ＣＬ≦ｆ１≦ｆ１ＣＨ）。第１バンドパスフィルタ２の低周波数側遮断特性は１次フィルタで実現され、２０ｄｂ／ｄｅｃの減衰特性を有する。また、高周波数側遮断特性は４次フィルタで実現され、−８０ｄｂ／ｄｅｃの減衰特性を有する。 The first band pass filter 2 is a digital filter whose cutoff frequency is variable under the control of the cutoff frequency control unit 7. The first band-pass filter 2 is configured by a combination of a high-pass filter HPF1 having a lower cutoff frequency f1CL and a low-pass filter LPF1 having an upper cutoff frequency f1CH. The pass frequency band f1 is between the lower cutoff frequency f1CL and the upper cutoff frequency f1CH. (F1CL ≦ f1 ≦ f1CH). The low-frequency-side cutoff characteristic of the first bandpass filter 2 is realized by a primary filter and has an attenuation characteristic of 20 db / dec. Moreover, the high frequency side cut-off characteristic is realized by a fourth-order filter and has an attenuation characteristic of −80 db / dec.

同様に、第２バンドパスフィルタ４も、下側遮断周波数ｆ２CＬのハイパスフィルタＨＰＦ２、および上側遮断周波数ｆ２ＣＨのローパスフィルタＬＰＦ２の組み合わせにより構成され、通過周波数帯域ｆ２は下側遮断周波数ｆ２ＣＬと上側遮断周波数ｆ２ＣＨの間に制限されている（ｆ２ＣＬ≦ｆ２≦ｆ２ＣＨ）。第２バンドパスフィルタ４の遮断特性は第１バンドパスフィルタ２と同様であり、低周波数側で２０ｄｂ／ｄｅｃ、高周波数側で−８０ｄｂ／ｄｅｃの減衰特性を有する。 Similarly, the second band-pass filter 4 is also configured by a combination of a high-pass filter HPF2 having a lower cutoff frequency f2CL and a low-pass filter LPF2 having an upper cutoff frequency f2CH. The pass frequency band f2 has a lower cutoff frequency f2CL and an upper cutoff frequency. Restricted during f2CH (f2CL ≦ f2 ≦ f2CH). The cutoff characteristic of the second bandpass filter 4 is the same as that of the first bandpass filter 2, and has an attenuation characteristic of 20 db / dec on the low frequency side and −80 db / dec on the high frequency side.

第１バンドパスフィルタ２および第２バンドパスフィルタ４には、それぞれ直流モータ９１の電機子電流Ｉｍに相当する波形が入力され、フィルタリング後の第１リップル波形Ｉｒ１および第２リップル波形Ｉｒ２が出力される。 The first band-pass filter 2 and the second band-pass filter 4 are each input with a waveform corresponding to the armature current Im of the DC motor 91, and output a filtered first ripple waveform Ir1 and second ripple waveform Ir2. The

第１リップル周期検出部３は、第１バンドパスフィルタ２から出力された第１リップル波形Ｉｒ１に基づいて第１リップル周期Ｔｒ１を求めるものである。図２は、第１リップル周期検出部で振幅検出ロジックにより第１リップル周期Ｔｒ１を求める方法を説明する図である。図中の横軸は共通の時間ｔを示し、上側のグラフの（１）は直流モータ９１の電機子電流Ｉｍ、（２）は第１パルス信号ＩＰ１を示し、下側のグラフの（３）は第１リップル波形Ｉｒ１、（４）は閾値レベルＹを示している。閾値レベルＹは、第１リップル波形Ｉｒ１の振幅に基づいた閾値Ｗを反映するパラメータ量である。電流リップルは一定回転状態においても或る程度のばらつきを有するため、本実施形態では一定回転状態における第１リップル波形Ｉｒ１の振幅の平均値を閾値Ｗとしている。なお、振幅の平均値に所定の倍率を乗じて閾値Ｗとすることもできる。 The first ripple period detection unit 3 obtains the first ripple period Tr1 based on the first ripple waveform Ir1 output from the first bandpass filter 2. FIG. 2 is a diagram for explaining a method of obtaining the first ripple period Tr1 by the amplitude detection logic in the first ripple period detection unit. In the figure, the horizontal axis indicates a common time t, (1) in the upper graph indicates the armature current Im of the DC motor 91, (2) indicates the first pulse signal IP1, and (3) in the lower graph. Represents the first ripple waveform Ir1, and (4) represents the threshold level Y. The threshold level Y is a parameter amount that reflects the threshold W based on the amplitude of the first ripple waveform Ir1. Since the current ripple has a certain degree of variation even in the constant rotation state, the average value of the amplitude of the first ripple waveform Ir1 in the constant rotation state is set as the threshold value W in this embodiment. The threshold value W can also be obtained by multiplying the average value of the amplitudes by a predetermined magnification.

図２において、まず、第１バンドパスフィルタ２により電機子電流Ｉｍから直流分およびノイズが除去されて第１リップル波形Ｉｒ１が出力される。次に、第１リップル周期検出部３内において、時刻ｔ１で第１リップル波形Ｉｒ１が減少して閾値レベルＹの正側から負側にクロスすると、閾値レベルＹに閾値Ｗを加算する。この後、第１リップル波形Ｉｒ１がさらに減少して時刻ｔ２で極小点Ｐｍｉｎに達するまで、閾値レベルＹを平行して減少させる。そして、時刻ｔ２で第１リップル波形Ｉｒ１が増加に転じても、閾値レベルＹを変化させず一定レベルに保つ。時刻ｔ３で第１リップル波形Ｉｒ１が閾値レベルＹの負側から正側にクロスすると、閾値レベルＹから閾値Ｗを減算するとともに、第１パルス信号ＩＰ１１を出力する。この後、第１リップル波形Ｉｒ１がさらに増加して時刻ｔ４で極大点Ｐｍａｘに達するまで、閾値レベルＹを平行して増加させる。そして、時刻ｔ４で第１リップル波形Ｉｒ１が減少に転じても、閾値レベルＹは変化させず一定レベルに保つ。時刻ｔ５で第１リップル波形Ｉｒ１が閾値レベルＹの正側から負側にクロスすると、再び閾値レベルＹに閾値Ｗを加算する。 In FIG. 2, first, the first band-pass filter 2 removes a direct current component and noise from the armature current Im, and outputs a first ripple waveform Ir1. Next, when the first ripple waveform Ir1 decreases at time t1 and crosses from the positive side to the negative side of the threshold level Y in the first ripple period detection unit 3, the threshold W is added to the threshold level Y. Thereafter, the threshold level Y is decreased in parallel until the first ripple waveform Ir1 further decreases and reaches the minimum point Pmin at time t2. Then, even if the first ripple waveform Ir1 starts to increase at time t2, the threshold level Y is not changed and kept at a constant level. When the first ripple waveform Ir1 crosses from the negative side of the threshold level Y to the positive side at time t3, the threshold W is subtracted from the threshold level Y and the first pulse signal IP11 is output. Thereafter, the threshold level Y is increased in parallel until the first ripple waveform Ir1 further increases and reaches the maximum point Pmax at time t4. Then, even if the first ripple waveform Ir1 starts to decrease at time t4, the threshold level Y is not changed and kept at a constant level. When the first ripple waveform Ir1 crosses from the positive side to the negative side of the threshold level Y at time t5, the threshold W is added to the threshold level Y again.

この後、時刻ｔ１〜ｔ５と同様の処理を繰り返す。これにより、時刻ｔ６で次の第１パルス信号ＩＰ１２を出力し、時刻ｔ７でさらに次の第１パルス信号ＩＰ１３を出力する。第１リップル周期検出部３は、隣接する第１パルス信号ＩＰ１１、ＩＰ１２、ＩＰ１３の発生間隔を逐次検出して第１リップル周期Ｔｒ１とする（Ｔｒ１＝ｔ６−ｔ３、Ｔｒ１＝ｔ７−ｔ６）。 Thereafter, the same processing as at times t1 to t5 is repeated. Accordingly, the next first pulse signal IP12 is output at time t6, and the next first pulse signal IP13 is further output at time t7. The first ripple period detection unit 3 sequentially detects the generation intervals of the adjacent first pulse signals IP11, IP12, and IP13 to obtain the first ripple period Tr1 (Tr1 = t6-t3, Tr1 = t7-t6).

この振幅検出ロジックによれば、時刻ｔ１で第１リップル波形Ｉｒ１が閾値レベルＹよりも小さくなった後、第１リップル波形Ｉｒ１が閾値Ｗ分だけ増加した時点で初めて第１パルス信号ＩＰ１１を出力する。したがって、時刻ｔ１以降に第１リップル波形にノイズが重畳して微少な増減振動が発生しても、誤って第１パルス信号ＩＰ１１を出力するおそれがない。閾値レベルＹに代えて単純なゼロレベルの閾値を用いた場合、時刻ｔ１以降に第１リップル波形に微少な増減振動が発生すると、ゼロクロス点が多数発生するおそれがある。また、極大点検出ロジックまたは極小点検出ロジックを用いた場合、増減振動により多数の極大点または極小点が発生するおそれがある。このように、振幅検出ロジックは、ノイズに起因する微少な増減振動のおそれがある第１リップル波形に対して高い検出精度を有する。 According to this amplitude detection logic, after the first ripple waveform Ir1 becomes smaller than the threshold level Y at time t1, the first pulse signal IP11 is output only when the first ripple waveform Ir1 increases by the threshold value W. . Therefore, even if noise is superimposed on the first ripple waveform after time t1 and a slight increase / decrease vibration occurs, there is no possibility that the first pulse signal IP11 is erroneously output. When a simple zero level threshold is used instead of the threshold level Y, if a slight increase / decrease vibration occurs in the first ripple waveform after time t1, a large number of zero cross points may occur. Further, when the local maximum point detection logic or the local minimum point detection logic is used, there is a possibility that a large number of local maximum points or local minimum points may be generated due to increase / decrease vibration. As described above, the amplitude detection logic has high detection accuracy with respect to the first ripple waveform that may cause a slight increase / decrease vibration due to noise.

一方、第２リップル周期検出部５は、第２バンドパスフィルタ４から出力された第２リップル波形Ｉｒ２に基づいて個々の第２リップル周期Ｔｒ２を求め、さらに平均リップル周期Ｔａｖを求めるものである。図１に示されるように、第２リップル周期検出部５は、リップル周期演算手段５１および中央選択平均値演算手段５６を有している。図３は、第２リップル周期検出部５のリップル周期演算手段５１でゼロクロス点検出ロジックにより第２リップル周期Ｔｒ２を求める方法を説明する図である。図中の横軸は共通の時間ｔを示し、上側のグラフの（１）は直流モータ９１の電機子電流Ｉｍ、（２）は第２パルス信号ＩＰ２を示し、下側のグラフの（３）は第２リップル波形Ｉｒ２、（４）はゼロ点閾値レベルＺを示している。ゼロ点閾値レベルＺは、閾値をゼロレベルから±△Ｚ分だけ微調整するパラメータ量である。 On the other hand, the second ripple period detector 5 obtains each second ripple period Tr2 based on the second ripple waveform Ir2 output from the second bandpass filter 4, and further obtains an average ripple period Tav. As shown in FIG. 1, the second ripple cycle detector 5 includes a ripple cycle calculator 51 and a center selected average value calculator 56. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of obtaining the second ripple period Tr2 by the zero-cross point detection logic by the ripple period calculation means 51 of the second ripple period detection unit 5. In the figure, the horizontal axis indicates a common time t, (1) in the upper graph indicates the armature current Im of the DC motor 91, (2) indicates the second pulse signal IP2, and (3) in the lower graph. Represents the second ripple waveform Ir2, and (4) represents the zero point threshold level Z. The zero point threshold level Z is a parameter amount for finely adjusting the threshold by ± ΔZ from the zero level.

図３において、まず、第２バンドパスフィルタ４により電機子電流Ｉｍから直流分およびノイズが除去されて第２リップル波形Ｉｒ２が出力される。次に、リップル周期演算手段５１内において、時刻ｔ１１で第２リップル波形Ｉｒ２が減少してゼロ点閾値レベルＺの正側から負側にクロスすると、ゼロ点閾値レベルＺをゼロよりもわずかに高いレベル＋△Ｚに設定する。この後、第２リップル波形Ｉｒ２は、さらに減少したのち増加に転じる。時刻ｔ１２で、第２リップル波形Ｉｒ２がゼロ点閾値レベルＺの負側から正側にクロスすると、ゼロ点閾値レベルＺをゼロよりもわずかに低いレベル−△Ｚに設定するとともに、第２パルス信号ＩＰ２１を出力する。この後、第２リップル波形Ｉｒ２は、さらに増加したのち減少に転じる。時刻ｔ１３で、第２リップル波形Ｉｒ２がゼロ点閾値レベルＺの正側から負側にクロスすると、ゼロ点閾値レベルＺを＋△Ｚに設定する。 In FIG. 3, first, the DC component and noise are removed from the armature current Im by the second band pass filter 4, and the second ripple waveform Ir2 is output. Next, when the second ripple waveform Ir2 decreases at time t11 and crosses from the positive side to the negative side of the zero point threshold level Z in the ripple period calculating means 51, the zero point threshold level Z is slightly higher than zero. Set to level + △ Z. Thereafter, the second ripple waveform Ir2 further decreases and then increases. When the second ripple waveform Ir2 crosses from the negative side to the positive side of the zero point threshold level Z at time t12, the zero point threshold level Z is set to a level −ΔZ slightly lower than zero and the second pulse signal IP21 is output. Thereafter, the second ripple waveform Ir2 further increases and then decreases. When the second ripple waveform Ir2 crosses from the positive side to the negative side of the zero point threshold level Z at time t13, the zero point threshold level Z is set to + ΔZ.

この後、時刻ｔ１１〜ｔ１３と同様の処理を繰り返す。これにより、時刻ｔ１４で次の第２パルス信号ＩＰ２２を出力し、時刻ｔ１５でさらに次の第２パルス信号ＩＰ２３を出力する。リップル周期演算手段５１は、隣接する第２パルス信号ＩＰ２１、ＩＰ２２、ＩＰ２３の発生間隔を逐次検出して第２リップル周期Ｔｒ２とする（Ｔｒ２＝ｔ１４−ｔ１２、Ｔｒ１＝ｔ１５−ｔ１４）。 Thereafter, the same processing as at times t11 to t13 is repeated. Thus, the next second pulse signal IP22 is output at time t14, and the next second pulse signal IP23 is further output at time t15. The ripple period calculation means 51 sequentially detects the generation intervals of the adjacent second pulse signals IP21, IP22, and IP23 to obtain the second ripple period Tr2 (Tr2 = t14-t12, Tr1 = t15-t14).

上述のゼロ点閾値レベルＺを±△Ｚ分だけ微調整するゼロクロス点検出ロジックによれば、第２リップル波形にノイズが重畳して微少な増減振動が発生しても、誤って第２パルス信号ＩＰ２を出力するおそれがない。第２リップル波形は、第２バンドパスフィルタで基本周波数ｆ０の信号成分が減衰するので、その振幅は小さい。したがって、振幅検出ロジックや極大点検出ロジック、極小点検出ロジックよりもゼロクロス点検出ロジックのほうが検出の確実性が高い。 According to the zero crossing point detection logic for finely adjusting the zero point threshold level Z by ± ΔZ, the second pulse signal is mistakenly generated even if a slight increase / decrease vibration occurs due to noise superimposed on the second ripple waveform. There is no risk of outputting IP2. The second ripple waveform has a small amplitude because the signal component of the fundamental frequency f0 is attenuated by the second bandpass filter. Therefore, the zero-cross point detection logic is more reliable than the amplitude detection logic, the maximum point detection logic, and the minimum point detection logic.

また、中央選択平均値演算手段５６は、一定数の第２リップル周期Ｔｒ２のうち、大きな側と小さな側からそれぞれ所定数を取り除いて、中央の第２リップル周期Ｔｒ２の平均値を求め、平均リップル周期Ｔａｖとする。具体的には、１２個の第２リップル周期Ｔｒ２のうち、大きな側と小さな側からそれぞれ４個を取り除いて、中央の４個の第２リップル周期Ｔｒ２の平均値を求め、平均リップル周期Ｔａｖとする。中央選択平均値演算手段５６は、求めた平均リップル周期Ｔａｖを遮断周波数制御部７の基本周波数演算手段７１に送る。 Further, the center selection average value calculation means 56 obtains an average value of the center second ripple period Tr2 by removing a predetermined number from the larger side and the smaller side of the fixed number of second ripple periods Tr2, and calculates the average ripple. The period is Tav. Specifically, four of the twelve second ripple periods Tr2 are removed from the larger side and the smaller side, respectively, and an average value of the four central second ripple periods Tr2 is obtained, and the average ripple period Tav and To do. The center selection average value calculation means 56 sends the obtained average ripple period Tav to the basic frequency calculation means 71 of the cutoff frequency control unit 7.

遮断周波数制御部７は、基本周波数演算手段７１、第１遮断周波数制御手段７２、第２遮断周波数制御手段７３、および遮断周波数確認手段７４を有する。基本周波数演算手段７１は、平均値演算手段５６から送られた平均リップル周期Ｔａｖの逆数を求めて基本周波数ｆ０とする。 The cut-off frequency control unit 7 includes basic frequency calculation means 71, first cut-off frequency control means 72, second cut-off frequency control means 73, and cut-off frequency confirmation means 74. The fundamental frequency calculating means 71 calculates the reciprocal of the average ripple period Tav sent from the average value calculating means 56 and sets it as the fundamental frequency f0.

第１遮断周波数制御手段７２は、基本周波数ｆ０が第１バンドパスフィルタ２の通過周波数帯域ｆ１に入るように、下側遮断周波数ｆ１ＣＬおよび上側遮断周波数ｆ１ＣＨを制御する。具体的には、図４に示されるように、下側遮断周波数ｆ１ＣＬ＝基本周波数ｆ０、上側遮断周波数ｆ１ＣＨ＝２．４×基本周波数ｆ０、に制御する。また、第２遮断周波数制御手段７３は、基本周波数ｆ０が通過周波数帯域ｆ２の下側となるように、第２バンドパスフィルタ４の下側遮断周波数ｆ２ＣＬおよび上側遮断周波数ｆ２ＣＨを制御する。具体的には、図５に示されるように、下側遮断周波数ｆ２ＣＬ＝２×基本周波数ｆ０、上側遮断周波数ｆ２ＣＨ＝４．８×基本周波数ｆ０、に制御する。ここで、上側遮断周波数ｆ２ＣＨは、基本周波数ｆ０の２倍以上となっている。したがって、誤って基本周波数ｆ０が１／２となった場合に正規の基本周波数を通過させ、１／２周波数を減衰させるので、１／２周波数ロックに陥ることなく確実に復帰でき、好適である。 The first cut-off frequency control means 72 controls the lower cut-off frequency f1CL and the upper cut-off frequency f1CH so that the fundamental frequency f0 falls within the pass frequency band f1 of the first bandpass filter 2. Specifically, as shown in FIG. 4, control is performed such that the lower cut-off frequency f1CL = basic frequency f0 and the upper cut-off frequency f1CH = 2.4 × fundamental frequency f0. Further, the second cutoff frequency control means 73 controls the lower cutoff frequency f2CL and the upper cutoff frequency f2CH of the second bandpass filter 4 so that the fundamental frequency f0 is below the pass frequency band f2. Specifically, as shown in FIG. 5, control is performed so that the lower cutoff frequency f2CL = 2 × basic frequency f0 and the upper cutoff frequency f2CH = 4.8 × basic frequency f0. Here, the upper cut-off frequency f2CH is at least twice the basic frequency f0. Therefore, when the fundamental frequency f0 is accidentally reduced to ½, the regular fundamental frequency is passed and the ½ frequency is attenuated, which can be reliably restored without falling into the ½ frequency lock. .

図４および図５はそれぞれ、上述した第１バンドパスフィルタ２および第２バンドパスフィルタ４のフィルタ特性を説明する図である。第１バンドパスフィルタ２は、第１リップル波形Ｉｒ１が有する基本周波数ｆ０の信号成分を減衰させず、１／２周波数のノイズ成分を大きく減衰させて、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善する。この目的のため、下側遮断周波数ｆ１ＣＬを基本周波数ｆ０に一致させることは当然である。 4 and 5 are diagrams for explaining the filter characteristics of the first bandpass filter 2 and the second bandpass filter 4 described above, respectively. The first bandpass filter 2 does not attenuate the signal component of the fundamental frequency f0 included in the first ripple waveform Ir1, but greatly attenuates the noise component of the ½ frequency, thereby greatly improving the S / N ratio. For this purpose, it is natural to make the lower cutoff frequency f1CL coincide with the fundamental frequency f0.

一方、第２バンドパスフィルタ４は、第２リップル波形Ｉｒ２が有する基本周波数ｆ０の信号成分を減衰させるが、１／２周波数のノイズ成分をさらに減衰させることができる。加えて、第２リップル波形Ｉｒ２のゼロ点閾値Ｚ付近における微少な増減振動が減衰されるので、ゼロクロス点検出ロジックとの相乗的な効果により、第２リップル周期Ｔｒ２を高精度に求めることができる。 On the other hand, the second band pass filter 4 attenuates the signal component of the fundamental frequency f0 included in the second ripple waveform Ir2, but can further attenuate the noise component of ½ frequency. In addition, since the slight increase / decrease vibration in the vicinity of the zero point threshold Z of the second ripple waveform Ir2 is attenuated, the second ripple period Tr2 can be obtained with high accuracy by a synergistic effect with the zero cross point detection logic. .

なお、直流モータ９１の起動時には、第１および第２遮断周波数制御手段７２、７３は、基本周波数演算手段７１が求めた基本周波数ｆ０ではなく、リップル周波数マップから求めた基本周波数ｆ０に基づいて各遮断周波数ｆ１ＣＬ、ｆ１ＣＨ、ｆ２ＣＬ、ｆ２ＣＨを制御する。リップル周波数マップは、直流モータ９１に印加する電圧と流れる電流からリップル周波数を求めるようしたものである。したがって、起動時の実際の印加電圧と流れている電流を考慮してリップル周波数を求め、これを基本周波数ｆ０とすることができる。 When the DC motor 91 is started, the first and second cutoff frequency control means 72, 73 are not based on the fundamental frequency f0 obtained by the fundamental frequency calculation means 71, but based on the fundamental frequency f0 obtained from the ripple frequency map. The cutoff frequencies f1CL, f1CH, f2CL, and f2CH are controlled. In the ripple frequency map, the ripple frequency is obtained from the voltage applied to the DC motor 91 and the flowing current. Therefore, it is possible to obtain the ripple frequency in consideration of the actual applied voltage at the start-up and the flowing current, and set this as the fundamental frequency f0.

遮断周波数確認手段７４は、第１バンドパスフィルタ２および第２バンドパスフィルタの遮断周波数制御が適正に行われているか否かを確認する手段である。図１に示されるように、遮断周波数確認手段７４は、第１リップル周期検出部３から第１リップル周期Ｔｒ１の情報を含む第１パルス信号ＩＰ１を受け取り、基本周波数演算手段７１から基本周波数ｆ０を受け取る。そして、第１リップル周期Ｔｒ１の逆数である第１リップル周波数ｆｒ１を演算し、基本周波数ｆ０と比較する。その結果、両者が概ね一致していれば遮断周波数制御が良好に機能していると判断し、そうでないときにはモータ制御ＣＰＵ９９に警報ＡＬを通知する。警報ＡＬの通知を受けたモータ制御ＣＰＵ９９は、警報ＡＬに対応した制御シーケンス、例えばリップル検出装置１のリセット等を実施する。 The cutoff frequency confirmation means 74 is a means for confirming whether cutoff frequency control of the first bandpass filter 2 and the second bandpass filter is properly performed. As shown in FIG. 1, the cut-off frequency confirmation unit 74 receives the first pulse signal IP1 including information on the first ripple cycle Tr1 from the first ripple cycle detection unit 3, and obtains the fundamental frequency f0 from the fundamental frequency calculation unit 71. receive. Then, the first ripple frequency fr1, which is the reciprocal of the first ripple cycle Tr1, is calculated and compared with the fundamental frequency f0. As a result, if the two values are almost the same, it is determined that the cutoff frequency control is functioning well. If not, the alarm AL is notified to the motor control CPU 99. Upon receiving the alarm AL notification, the motor control CPU 99 executes a control sequence corresponding to the alarm AL, for example, resetting the ripple detection device 1.

最終的に、リップル検出装置１は、第１リップル周期Ｔｒ１の情報を含む第１パルス信号ＩＰ１と、第２リップル周期Ｔｒ２の情報を含む第２パルス信号ＩＰ２とをモータ制御ＣＰＵ９９に送出する。モータ制御ＣＰＵ９９は、第１パルス信号ＩＰ１の情報から直流モータ９１の累積回転量を求め、シートのスライド移動量を把握する。 Finally, the ripple detection apparatus 1 sends the first pulse signal IP1 including information on the first ripple cycle Tr1 and the second pulse signal IP2 including information on the second ripple cycle Tr2 to the motor control CPU 99. The motor control CPU 99 obtains the cumulative rotation amount of the DC motor 91 from the information of the first pulse signal IP1, and grasps the slide movement amount of the sheet.

次に、実施形態のリップル検出装置１の動作について説明する。リップル検出装置１は、モータ制御ＣＰＵ９９からのリセット信号を受け付けて動作を開始し、まず装置内を初期化する。次に装置１全体が動き出すが、第２リップル周期Ｔｒ２を４０個検出するまでは起動時として、リップル周波数マップから基本周波数ｆ０を求めて遮断周波数制御を行う。第２リップル周期Ｔｒ２が４０個以上になると通常の動作状態となり、平均リップル周期Ｔａｖから求めた基本周波数ｆ０を基にして遮断周波数制御を行う。 Next, the operation of the ripple detection device 1 according to the embodiment will be described. The ripple detection apparatus 1 receives a reset signal from the motor control CPU 99 and starts operation, and first initializes the inside of the apparatus. Next, the entire apparatus 1 starts to move, but the cutoff frequency control is performed by obtaining the fundamental frequency f0 from the ripple frequency map at the start-up until 40 second ripple periods Tr2 are detected. When the second ripple period Tr2 is 40 or more, a normal operation state is established, and the cut-off frequency control is performed based on the fundamental frequency f0 obtained from the average ripple period Tav.

次に、上述のように機能構成された実施形態のリップル検出装置１の作用について、図６および図７の実測波形例を参考にして説明する。図６は、リップル検出装置１の第１バンドパスフィルタ２および第１リップル周期検出部３の作用を説明する実測波形例の図である。図６の横軸は共通の時間ｔを示し、上側のグラフの（１）は直流モータ９１の電機子電流Ｉｍ、（２）は第１パルス信号ＩＰ１を示し、中央のグラフの（３）は第１リップル波形Ｉｒ１、（４）は閾値レベルＹを示し、下側のグラフの（５）は下側遮断周波数ｆ１ＣＬ（すなわち基本周波数ｆ０）を示している。また、図７は、リップル検出装置１の第２バンドパスフィルタ４および第２リップル周期検出部５の作用を説明する実測波形例の図である。図７の横軸は図６と共通の時間ｔを示し、上側のグラフの（１）は直流モータ９１の電機子電流Ｉｍ、（２）は第２パルス信号ＩＰ２を示し、下側のグラフの（３）は第２リップル波形Ｉｒ２、（４）はゼロ点閾値レベルＺを示している。 Next, the operation of the ripple detection device 1 according to the embodiment having the above-described functional configuration will be described with reference to the actually measured waveform examples of FIGS. FIG. 6 is a diagram of measured waveform examples for explaining the operation of the first bandpass filter 2 and the first ripple period detection unit 3 of the ripple detection device 1. The horizontal axis of FIG. 6 shows a common time t, (1) in the upper graph shows the armature current Im of the DC motor 91, (2) shows the first pulse signal IP1, and (3) in the center graph. The first ripple waveform Ir1, (4) indicates the threshold level Y, and (5) in the lower graph indicates the lower cutoff frequency f1CL (that is, the fundamental frequency f0). FIG. 7 is a diagram of measured waveform examples illustrating the operation of the second bandpass filter 4 and the second ripple period detection unit 5 of the ripple detection device 1. The horizontal axis of FIG. 7 shows time t common to FIG. 6, (1) in the upper graph shows the armature current Im of the DC motor 91, (2) shows the second pulse signal IP2, and in the lower graph. (3) shows the second ripple waveform Ir2, and (4) shows the zero point threshold level Z.

図６および図７において、直流モータ９１は時刻ｔ０で起動され、電機子電流Ｉｍは増加した後一旦減少し再度増加して概ね一定値の定常状態に落ち着いている。起動時の電機子電流Ｉｍの過渡的変化を避けるために、リップル検出装置１は、第２リップル周期Ｔｒ２を４０個検出した時刻ｔ４０以降に、平均リップル周期Ｔａｖを有効とするようになっている。また、電機子電流Ｉｍの波形は、電流リップルが重畳して小さく波打っている。電機子電流Ｉｍの波形は第１および第２バンドパスフィルタ２、４に入力され、フィルタリング後の第１および第２リップル波形Ｉｒ１、Ｉｒ２が出力される。 6 and 7, the DC motor 91 is started at time t0, and the armature current Im increases, then decreases and increases again, and settles to a steady state with a substantially constant value. In order to avoid a transient change in the armature current Im at the time of startup, the ripple detection device 1 makes the average ripple cycle Tav effective after time t40 when 40 second ripple cycles Tr2 are detected. . The waveform of the armature current Im is undulated with current ripples superimposed. The waveform of the armature current Im is input to the first and second band pass filters 2 and 4, and the filtered first and second ripple waveforms Ir1 and Ir2 are output.

続いて、第１および第２リップル波形Ｉｒ１、Ｉｒ２から、第１および第２パルス信号、ＩＰ１、ＩＰ２が求められる。図７の第２パルス信号ＩＰ２に注目すると、図中Ｘ１の箇所でリップル抜けが発生し、図中Ｙ１〜Ｙ３の３箇所でリップル増しが発生している。また、時刻ｔ４０以降の定常状態においても、第２パルス信号ＩＰ２の発生間隔すなわち第２パルス周期Ｔｒ２は、ばらつきを有している。それでも、第２リップル周期検出部５のゼロクロス点検出ロジックと中央選択平均値演算の作用により、平均リップル周期Ｔａｖは安定している。 Subsequently, the first and second pulse signals IP1 and IP2 are obtained from the first and second ripple waveforms Ir1 and Ir2. When attention is paid to the second pulse signal IP2 in FIG. 7, a ripple dropout occurs at a position X1 in the figure, and a ripple increase occurs at three places Y1 to Y3 in the figure. Even in the steady state after time t40, the generation interval of the second pulse signal IP2, that is, the second pulse period Tr2, has variations. Nevertheless, the average ripple period Tav is stable by the action of the zero cross point detection logic of the second ripple period detection unit 5 and the center selection average value calculation.

その結果、図６の下側遮断周波数ｆ１ＣＬ（すなわち基本周波数ｆ０）が時刻ｔ４０以降の定常状態で安定し、１／２周波数ロックは生じていない。図には略されているが、上側遮断周波数ｆ１ＣＨも当然安定する。これにより、良好にフィルタリングされた第１リップル波形Ｉｒ１が得られ、高精度な第１パルス信号ＩＰ１が得られる。図６に示されるように、第１パルス信号ＩＰ１にはリップル抜けやリップル増しは認められない。また、第１パルス信号ＩＰ１の第１リップル周期Ｔｒ１は、第２リップル周期Ｔｒ２よりもばらつきが小さく高精度である。 As a result, the lower cutoff frequency f1CL (that is, the fundamental frequency f0) in FIG. 6 is stable in a steady state after time t40, and no ½ frequency lock occurs. Although not shown in the figure, the upper cutoff frequency f1CH is naturally stable. As a result, a well-filtered first ripple waveform Ir1 is obtained, and a highly accurate first pulse signal IP1 is obtained. As shown in FIG. 6, the first pulse signal IP1 has no ripple omission or ripple increase. Further, the first ripple cycle Tr1 of the first pulse signal IP1 has a smaller variation and higher accuracy than the second ripple cycle Tr2.

実施形態のリップル検出装置１によれば、１／２周波数ノイズの影響を受けずに基本周波数ｆ０を高精度に検出でき、１／２周波数ロックが生じることもなく、第１バンドパスフィルタ２の下側および上側遮断周波数ｆ１ＣＬ、ｆ１ＣＨを正確にフィードバック制御できる。また、常に高精度にフィードバック制御された第１バンドパスフィルタ２から高精度な第１リップル波形Ｉｒ１が出力されるため、正確な第１リップル周期Ｔｒ１を確実に求めて利用に供することができ、直流モータの累積回転量を高精度に演算できる。 According to the ripple detection device 1 of the embodiment, the fundamental frequency f0 can be detected with high accuracy without being affected by the ½ frequency noise, and the ½ frequency lock is not generated. The lower and upper cut-off frequencies f1CL and f1CH can be accurately feedback controlled. In addition, since the first bandpass filter 2 that is always feedback controlled with high accuracy outputs the first ripple waveform Ir1 with high accuracy, the accurate first ripple period Tr1 can be reliably obtained and used. Accumulated rotation amount of DC motor can be calculated with high accuracy.

特に、遮断周波数のフィードバック制御側では、第２バンドパスフィルタ４の通過周波数帯域ｆ２を基本周波数ｆ０の２〜４．８倍とし、第２リップル周期検出部５でゼロクロス点検出ロジックおよび中央選択平均値演算を併用している。これらの組み合わせによる相乗効果により、基本周波数ｆ０の検出精度をより一層高めることができる。 In particular, on the feedback control side of the cut-off frequency, the pass frequency band f2 of the second bandpass filter 4 is set to 2 to 4.8 times the basic frequency f0, and the zero-crossing point detection logic and the center selection average are set in the second ripple period detection unit 5. Value calculation is used together. Due to the synergistic effect of these combinations, the detection accuracy of the fundamental frequency f0 can be further enhanced.

また、第１リップル周期Ｔｒ１の検出側では、第１バンドパスフィルタ２の通過周波数帯域ｆ１を基本周波数ｆ０の１〜２．４倍とし、第１リップル周期検出部３で振幅検出ロジック用いている。これらの組み合わせによる相乗効果により、第１リップル周期Ｔｒ１の検出精度をより一層高めることができる。 On the detection side of the first ripple period Tr1, the pass frequency band f1 of the first bandpass filter 2 is set to 1 to 2.4 times the fundamental frequency f0, and the amplitude detection logic is used in the first ripple period detection unit 3. . Due to the synergistic effect of these combinations, the detection accuracy of the first ripple period Tr1 can be further enhanced.

さらに、遮断周波数確認手段７４は、第１リップル周波数ｆｒ１を基本周波数ｆ０と比較することにより、各遮断周波数の制御状況を確認している。これにより、リップル検出装置１の動作信頼性が高められている。 Further, the cut-off frequency confirmation means 74 confirms the control status of each cut-off frequency by comparing the first ripple frequency fr1 with the basic frequency f0. Thereby, the operation reliability of the ripple detection apparatus 1 is improved.

なお、第１および第２バンドパスフィルタ２、４の各遮断周波数ｆ１ＣＬ、ｆ１ＣＨ、ｆ２ＣＬ、ｆ２ＣＨや遮断特性は実施形態の例に限定されず、実際の電流リップルが有する周波数分布を参考にして設定できる。また、中央選択平均値演算手段５６での平均化の際の母集団の設定なども自由である。 The cut-off frequencies f1CL, f1CH, f2CL, f2CH and cut-off characteristics of the first and second bandpass filters 2 and 4 are not limited to those in the embodiment, and are set with reference to the frequency distribution of the actual current ripple. it can. Further, the setting of the population at the time of averaging by the central selection average value calculation means 56 is also free.

１：リップル検出装置
２：第１バンドパスフィルタ
ＨＰＦ１：ハイパスフィルタＬＰＦ１：ローパスフィルタ
３：第１リップル周期検出部
４：第２バンドパスフィルタ
ＨＰＦ２：ハイパスフィルタＬＰＦ２：ローパスフィルタ
５：第２リップル周期検出部
５１：リップル周期演算手段５６：中央選択平均値演算手段
７：遮断周波数制御部
７１：基本周波数演算手段７２：第１遮断周波数制御手段
７３：第２遮断周波数制御手段７４：遮断周波数確認手段
９１：直流モータ９９：モータ制御ＣＰＵ
Ｉｍ：電機子電流
ｆ１ＣＬ、ｆ１ＣＨ：第１バンドパスフィルタの下側および上側遮断周波数
ｆ２ＣＬ、ｆ２ＣＨ：第２バンドパスフィルタの下側および上側遮断周波数
Ｉｒ１：第１リップル波形Ｉｒ２：第２リップル波形
ＩＰ１：第１パルス信号ＩＰ２：第２パルス信号
Ｔｒ１：第１リップル周期Ｔｒ２：第２リップル周期
Ｔａｖ：平均リップル周期ｆ０：基本周波数 1: Ripple detection device 2: First bandpass filter
HPF1: High-pass filter LPF1: Low-pass filter 3: First ripple cycle detection unit 4: Second band-pass filter HPF2: High-pass filter LPF2: Low-pass filter 5: Second ripple cycle detection unit 51: Ripple cycle calculation means 56: Center selection average Value calculation means 7: Cut-off frequency control section 71: Basic frequency calculation means 72: First cut-off frequency control means 73: Second cut-off frequency control means 74: Cut-off frequency confirmation means 91: DC motor 99: Motor control CPU
Im: Armature current f1CL, f1CH: Lower and upper cutoff frequencies of the first bandpass filter f2CL, f2CH: Lower and upper cutoff frequencies of the second bandpass filter Ir1: First ripple waveform Ir2: Second ripple waveform IP1 : First pulse signal IP2: Second pulse signal Tr1: First ripple cycle Tr2: Second ripple cycle Tav: Average ripple cycle f0: Fundamental frequency

Claims

直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを抽出してリップル波形を求める遮断周波数可変のフィルタ部と、前記リップル波形に基づいてリップル周期を求めるリップル周期検出部と、前記リップル周期に基づいて前記フィルタ部の前記遮断周波数を制御する遮断周波数制御部と、を備える直流モータのリップル検出装置であって、
前記フィルタ部は、下側遮断周波数および上側遮断周波数が互いに異なる第１バンドパスフィルタおよび第２バンドパスフィルタを有し、
前記リップル周期検出部は、前記第１バンドパスフィルタが求めた第１リップル波形に基づいて第１リップル周期を求める第１リップル周期検出部、ならびに前記第２バンドパスフィルタが求めた第２リップル波形に基づいて第２リップル周期を求める第２リップル周期検出部を含み、
前記遮断周波数制御部は、前記第２リップル周期の逆数である第２リップル周波数を演算して基本周波数とする基本周波数演算手段と、前記第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数以下に制御しかつ前記第１バンドパスフィルタの上側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第１遮断周波数制御手段と、前記第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第２遮断周波数制御手段とを有する、
ことを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 A filter unit with variable cut-off frequency for obtaining a ripple waveform by extracting a current ripple included in an armature current of a DC motor, a ripple period detecting unit for obtaining a ripple period based on the ripple waveform, and the above-mentioned based on the ripple period A DC frequency ripple detection device comprising: a cutoff frequency control unit that controls the cutoff frequency of the filter unit;
The filter unit includes a first bandpass filter and a second bandpass filter having different lower cutoff frequencies and upper cutoff frequencies from each other,
The ripple period detector includes a first ripple period detector that obtains a first ripple period based on the first ripple waveform obtained by the first band pass filter, and a second ripple waveform obtained by the second band pass filter. A second ripple period detection unit for obtaining a second ripple period based on
The cutoff frequency control unit calculates a second ripple frequency that is a reciprocal of the second ripple period to obtain a fundamental frequency, and a lower cutoff frequency of the first bandpass filter is equal to or lower than the fundamental frequency. And a first cutoff frequency control means for controlling the upper cutoff frequency of the first bandpass filter to be greater than the fundamental frequency, and a lower cutoff frequency of the second bandpass filter to be greater than the fundamental frequency. Second cutoff frequency control means for
A ripple detector for a DC motor, characterized in that

請求項１において、前記第１遮断周波数制御手段は、前記第１バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数の０．５倍を越え１倍以下に制御し、かつ前記第１バンドパスフィルタの前記上側遮断周波数を前記基本周波数の２倍以上に制御し、前記第２遮断周波数制御手段は、前記第２バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数の１倍を越え２倍以下に制御する、ことを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 2. The first cutoff frequency control means according to claim 1, wherein the first cutoff frequency control means controls the lower cutoff frequency of the first bandpass filter to be more than 0.5 times and less than or equal to 0.5 times the fundamental frequency, and The upper cut-off frequency of the filter is controlled to be twice or more of the fundamental frequency, and the second cut-off frequency control means sets the lower cut-off frequency of the second bandpass filter to more than twice the basic frequency. A ripple detection apparatus for a DC motor, characterized in that the following control is performed.

請求項２において、前記第１遮断周波数制御手段は、前記第１バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数に近い周波数に制御し、前記第２遮断周波数制御部は、前記第２バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数を前記基本周波数の２倍に近い周波数に制御する、ことを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 3. The first cutoff frequency control means according to claim 2, wherein the lower cutoff frequency of the first bandpass filter is controlled to a frequency close to the fundamental frequency, and the second cutoff frequency control unit is configured to control the second band. A ripple detection device for a DC motor, wherein the lower cutoff frequency of a pass filter is controlled to a frequency close to twice the fundamental frequency.

請求項１〜３のいずれか一項において、前記第１リップル周期検出部は、前記第１リップル波形の振幅に基づいた閾値を保持し、前記第１リップル波形の極大点または極小点からの変化量が前記閾値に達するタイミングを検出し、該タイミングの発生間隔を前記第１リップル周期とすることを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 4. The first ripple period detection unit according to claim 1, wherein the first ripple period detection unit holds a threshold value based on an amplitude of the first ripple waveform, and changes from a maximum point or a minimum point of the first ripple waveform. 2. A DC motor ripple detection apparatus, comprising: detecting a timing at which a quantity reaches the threshold value; and setting the timing generation interval as the first ripple period.

請求項１〜４のいずれか一項において、前記第２リップル周期検出部は、前記第２リップル波形におけるゼロクロス点の発生間隔を前記第２リップル周期とすることを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 5. The DC motor ripple detection according to claim 1, wherein the second ripple cycle detection unit sets the occurrence interval of a zero cross point in the second ripple waveform as the second ripple cycle. 6. apparatus.

請求項１〜５のいずれか一項において、前記遮断周波数制御部は遮断周波数確認手段を有し、該遮断周波数確認手段は、前記第１リップル周期の逆数である第１リップル周波数を演算し、該第１リップル周波数が前記基本周波数に概ね一致していることを確認することにより、前記第１バンドパスフィルタおよび前記第２バンドパスフィルタの前記下側遮断周波数および前記上側遮断周波数が適正であると判定することを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 In any one of Claims 1-5, the said cutoff frequency control part has a cutoff frequency confirmation means, This cutoff frequency confirmation means calculates the 1st ripple frequency which is the reciprocal number of the said 1st ripple period, By confirming that the first ripple frequency substantially matches the fundamental frequency, the lower cutoff frequency and the upper cutoff frequency of the first bandpass filter and the second bandpass filter are appropriate. A ripple detector for a DC motor, characterized in that

請求項１〜６のいずれか一項において、前記第２リップル周期検出部は、複数の前記第２リップル周期を平均した平均リップル周期を演算する平均値演算手段を有し、前記遮断周波数制御部の前記基本周波数演算手段は、前記平均リップル周期の逆数を前記基本周波数とすることを特徴とする直流モータのリップル検出装置。 The said 2nd ripple period detection part in any one of Claims 1-6 has an average value calculating means which calculates the average ripple period which averaged several said 2nd ripple periods, The said cutoff frequency control part The DC frequency ripple detecting device is characterized in that the fundamental frequency calculation means uses the inverse of the average ripple period as the fundamental frequency.

直流モータの電機子電流に含まれる電流リップルを抽出してリップル波形を求める遮断周波数可変の第１バンドパスフィルタおよび第２バンドパスフィルタと、前記リップル波形に基づいてリップル周期を求めるリップル周期検出部と、前記リップル周期に基づいて前記第１バンドパスフィルタおよび前記第２バンドパスフィルタの前記遮断周波数を制御する遮断周波数制御部と、を備える直流モータのリップル検出装置を用いたリップル検出方法であって、
前記第１バンドパスフィルタにより第１リップル波形を求める第１リップル波形取得ステップと、
前記第２バンドパスフィルタにより第２リップル波形を求める第２リップル波形取得ステップと、
前記第１リップル波形に基づいて第１リップル周期を求める第１リップル周期検出ステップと、
前記第２リップル波形に基づいて第２リップル周期を求める第２リップル周期検出ステップと、
前記第２リップル周期の逆数である第２リップル周波数を演算して基本周波数とする基本周波数演算ステップと、
前記第１バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数以下に制御しかつ前記第１バンドパスフィルタの上側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第１遮断周波数制御ステップと、
前記第２バンドパスフィルタの下側遮断周波数を前記基本周波数よりも大きく制御する第２遮断周波数制御ステップと、
を有することを特徴とする直流モータのリップル検出方法。 First and second bandpass filters with variable cut-off frequency for extracting a ripple included in an armature current of a DC motor to obtain a ripple waveform, and a ripple period detecting unit for obtaining a ripple period based on the ripple waveform And a cutoff frequency control unit that controls the cutoff frequency of the first bandpass filter and the second bandpass filter based on the ripple period, and a ripple detection method using a ripple detection device of a DC motor. And
A first ripple waveform obtaining step of obtaining a first ripple waveform by the first bandpass filter;
A second ripple waveform obtaining step of obtaining a second ripple waveform by the second band pass filter;
A first ripple period detecting step for obtaining a first ripple period based on the first ripple waveform;
A second ripple period detecting step for obtaining a second ripple period based on the second ripple waveform;
A fundamental frequency calculating step of calculating a second ripple frequency that is the reciprocal of the second ripple period to obtain a fundamental frequency;
A first cutoff frequency control step of controlling a lower cutoff frequency of the first bandpass filter to be equal to or lower than the fundamental frequency and controlling an upper cutoff frequency of the first bandpass filter to be larger than the fundamental frequency;
A second cutoff frequency control step for controlling a lower cutoff frequency of the second bandpass filter to be greater than the fundamental frequency;
A ripple detection method for a DC motor, comprising:

請求項８の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする直流モータのリップル検出プログラム。 A DC motor ripple detection program for causing a computer to execute the steps of claim 8.