JP2012080767A - 電気機械の制御 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】方法が、ロータ位置信号の第1のエッジ後の時点、及び第2のエッジ後の時点において電気機械の相巻線を転流するステップを含む。第2のエッジ後の時点は、ロータ位置信号のエッジ間の平均期間と、第1のエッジと第2のエッジの間の期間から第2のエッジ後の時点を第1のエッジ後の時点にロータ位置信号のエッジ間の平均期間を加算し、第1のエッジと第2のエッジの間の期間を差し引くことで定義される。また、この方法を実施するコントローラ及び制御システムも提供する。
【選択図】図8
Description
ロータ位置信号のエッジiとエッジ(i+1)の間の期間をT_PD(i)とした場合、
である。この結果、ロータ位置信号の各エッジからデューティサイクルの不均衡を調整した期間だけ後に相巻線が転流される。
速度閾値を下回る速度では、コントローラ14は、HALL信号のエッジと同期して相巻線7を転流する。各HALLエッジは、相巻線7内の逆起電力の極性の変化を表す。この結果、コントローラ14は、逆起電力のゼロ交差と同期して相巻線7を転流する。
速度閾値又はこれ以上の速度では、コントローラ14は、相巻線7を各HALLエッジよりも前に、従って逆起電力のゼロ交差よりも前に転流する。この場合も、転流は、DIR1とDIR2を逆転させてFW#をセットすることを伴う。
上述したように、各HALLエッジは、ロータ5の極性の変化を表す。ロータ5は、相巻線7内に逆起電力を誘起するので、各HALLエッジは、逆起電力のそれぞれのゼロ交差に関連する。HALL信号のデューティサイクルが完全に均衡を保ち、すなわち各HALLパルスが同じ機械角度に及ぶことが理想的である。しかしながら、モータシステム1の公差、特にロータ極の磁化の公差に起因して、一般にデューティサイクルの不均衡が存在する。一方、相巻線7内に誘起される逆起電力は均衡を保ち続ける。この結果、それぞれの逆起電力のゼロ交差に関連するHALLエッジの角度位置をオフセットすることができる。詳細には、HALLエッジの角度位置によりゼロ交差を導き、又はゼロ交差を遅らせることができる。このHALLエッジの角度位置のオフセットは、今から説明するように、モータシステム1の挙動及び性能に悪影響を及ぼすことがある。
T_COM(n)=T_PD(n−1)−T_ADV
式中、T_PD(n−1)はHALLエッジnの直前のHALL期間であり、T_ADVは進み期間である。
式中、T_PD(i)は、HALLエッジiとHALLエッジ(i+1)の間の期間であり、Nは、機械サイクル当たりの総エッジ数である。機械サイクルの期間は、HALL信号のデューティサイクルのいずれの不均衡の影響も受けない。この結果、1又はそれ以上の機械サイクルにわたる連続するエッジ間の期間を平均することにより、デューティサイクルの不均衡に影響されない平均HALL期間が得られる。
T_COM(1)=T_AVE−T_ADV
式中、T_AVEは平均HALL期間であり、T−ADVは進み期間である。この結果、コントローラ14は、第1のHALLエッジ後の時点T_COM(1)において相巻線7を転流する。
T_COM(2)=T_COM(1)+T_AVE−T_PD(1)
式中、T_COM(1)は、第1のHALLエッジの転流期間であり、T_AVEは平均HALL期間であり、T−PD(1)は第1のHALLエッジと第2のHALLエッジの間の期間である。この結果、コントローラ14は、第2のHALLエッジ後の時点T_COM(2)において相巻線7を転流する。
T_COM(3)=T_COM(1)+2×T_AVE−T_PD(1)−T_PD(2)
式中、T_COM(1)は第1のHALLエッジの転流期間であり、T_AVEは平均HALL期間であり、T−PD(1)は第1のHALLエッジと第2のHALLエッジの間の期間であり、T−PD(2)は第2のHALLエッジと第3のHALLエッジの間の期間である。この結果、コントローラ14は、第3のHALLエッジ後の時点T_COM(3)において相巻線7を転流する。
T_COM(4)=T_COM(1)+3×T_AVE−T_PD(1)−T_PD(2)−T_PD(3)
式中、T_COM(1)は第1のHALLエッジの転流期間であり、T_AVEは平均HALL期間であり、T−PD(1)は第1のHALLエッジと第2のHALLエッジの間の期間であり、T−PD(2)は第2のHALLエッジと第3のHALLエッジの間の期間であり、T−PD(3)は第3のHALLエッジと第4のHALLエッジの間の期間である。この結果、コントローラ14は、第4のHALLエッジ後の時点T_COM(4)において相巻線7を転流する。
T_COM(1)=T_AVE+T_PS
式中、T_PSは負(進められた転流)、ゼロ(同期した転流)又は正(遅延した転流)とすることができる位相シフト期間である。この結果、コントローラ14は、供給電圧及び/又はロータ速度の変化に応答して位相シフト期間T_PSを調整することができる。
T_COM(1)∝T_AVE+T_PS
後続するHALLエッジの転流期間を以下のように定義することができる。
上記のデューティサイクル補償の例では、60μsのHALLパルスの立ち上がりを、個々の機械サイクルの第1のHALLエッジとして扱った。代わりに、60μsのHALLパルスの立ち下がりを第1のHALLエッジとして扱った場合、コントローラ14は、逆起電力の個々のゼロ交差の20μs前ではなく、10μs前に相巻線を転流すると考えられる。この進み期間の差は、2つのHALLエッジの角度位置に、これらのそれぞれの逆起電力のゼロ交差に対して異なるオフセットが存在することにより生じる。従って、相巻線7を転流する時点は、どのHALLエッジを個々の機械サイクルの第1のエッジとして選択するかによって決まる。モータシステム1の動作中、コントローラ14は、一貫して同じHALLエッジを個々の機械サイクルの第1のエッジとして選択する。しかしながら、モータシステム1の電源をオフにしてオンにした場合、コントローラ14が、異なるHALLエッジを個々の機械サイクルの第1のエッジとして選択することがある。この結果、電源オフ及びオンごとにモータシステム1の性能が変化することがある。モータシステム1の性能が一貫したものになることを確実にするために、コントローラ14は、基準エッジを個々の機械サイクルの第1のエッジとして選択するエッジ選択スキームを使用する。以下で説明するように、基準エッジは、モータシステム1の電源オンごとに逆起電力のそれぞれのゼロ交差に対する基準エッジの角度位置が同じになるように選択される。この結果、電源オフ及びオンごとにモータシステム1の性能が一貫する。
T_PD(1)+T_PD(2)≧T_PD(3)+T_PD(4)
この条件に合わなければ、コントローラ14は、第3のHALLパルスの前縁を基準エッジとして選択する。
T_PD(1)+T_PD(2)+T_PD(5)+T_PD(6)≧2×(T_PD(3)+T_PD(4))
T_PD(1)+T_PD(2)+T_PD(9)+T_PD(10)≧T_PD(3)+T_PD(4)+T_PD(7)+T_PD(8)
このさらなる例では、第3の期間はT_PD(9)+T_PD(10)であり、第4の期間はT_PD(7)+T_PD(8)である。
T_PD(1)+T_PD(2)+T_PD(5)+T_PD(6)≧2×(T_PD(3)+T_PD(4))
この場合も最初のスキームと同様に、電源オンごとに同じオペランド及び演算子を使用する限り、上記方程式の演算子は、≧、>、≦又は<のうちのいずれか1つとすることができる。
T_COM(1)∝T_AVE+T_PS
最終的に、使用する特定のエッジ選択スキームは、ロータ極の数によって決まる。
Claims (8)
- 電気機械を制御する方法であって、
ロータ位置信号の第1のエッジ後の時点T_COM(1)において前記電気機械の相巻線を転流するステップと、
前記ロータ位置信号の第2のエッジ後の時点T_COM(2)において前記相巻線を転流するステップと、
を含み、前記ロータ位置信号のエッジ間の平均期間をT_AVEとし、前記第1のエッジと第2のエッジの間の期間をT_PDとした場合、T_COM(2)=T_COM(1)+T_AVE−T_PDである、
ことを特徴とする方法。 - 位相シフト期間をT_PSとした場合、T_COM(1)∝T_AVE+T_PSである、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記方法が、前記相巻線を励起するために使用する供給電圧、及び前記電気機械の速度の少なくとも一方の変化に応答して前記位相シフト期間T_PSを変化させるステップを含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - T_AVEが、1又はそれ以上の機械サイクルに及ぶ前記ロータ位置信号のエッジ間の平均間隔である、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1のエッジ及び前記第2のエッジが、それぞれ前記電気機械の個々の機械サイクルの第1のエッジ及び第2のエッジである、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の方法。 - ロータ位置信号を受け取るための入力部と、電気機械の相巻線を転流するための1又はそれ以上の制御信号を出力するための1又はそれ以上の出力部とを有する、前記電気機械のためのコントローラであって、
該コントローラが、前記ロータ位置信号の第1のエッジ後の時点T_COM(1)及び前記ロータ位置信号の第2のエッジ後の時点T_COM(2)において前記相巻線を転流するための制御信号を生成し、
前記ロータ位置信号のエッジ間の平均間隔をT_AVEとし、前記第1のエッジと第2のエッジの間の期間をT_PDとした場合、T_COM(2)=T_COM(1)+T_AVE−T_PDである、
ことを特徴とするコントローラ。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の方法を実施する、
ことを特徴とする電気機械のための制御システム。
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