JP5183666B2 - ブラシレスモータの回転位置検出装置 - Google Patents
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Description
この特許文献1に示されるものは、マイクロコンピュータからレゾルバに励磁信号を供給し、かつ、レゾルバに励磁信号を供給する事でレゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号を、マイクロコンピュータで同時にアナログ/デジタル変換(以下、A/D変換とも称す。)を行い、各信号の最大値と最小値からレゾルバの正弦波信号振幅Vsinと余弦波信号振幅Vcosを求め、レゾルバ回転軸の回転角度θを以下の式(1)、式(2)から求めるものである。
θ=arctan(Vsin/Vcos)・・・・(2)
このようにブラシレスモータの回転位置を精度よく検出しようとすると、回転検出装置に
複数のA/D変換器か、サンプルホールド回路を搭載する必要があり、装置が高コストになるという問題があった。
また、この発明に係るブラシレスモータの回転位置検出装置は、ブラシレスモータに搭載されたレゾルバと、前記ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置と、前記ブラシレスモータの回転位置情報から該モータを制御するための演算を行う演算手段(マイクロコンピュータ)を備えたブラシレスモータの回転位置検出装置において、前記演算手段は、前記レゾルバに励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、前記レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号をアナログ/デジタル変換するアナログ/デジタル変換器と、該アナログ/デジタル変換器でアナログ/デジタル変換された正弦波信号と余弦波信号とこれらの信号の基準電圧とから正弦波振幅と余弦波振幅を演算するレゾルバ振幅演算手段と、このレゾルバ振幅演算手段で演算された正弦波振幅と余弦波振幅からブラシレスモータのモータ回転角を演算するモータ角度演算手段を備え、前記アナログ/デジタル変換器は、前記レゾルバに励磁信号を供給した後にレゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号のそれぞれを、最大値及び最小値となるタイミング付近で正弦波信号、正弦波信号、余弦波信号、余弦波信号の順に、交互にアナログ/デジタル変換し、前記モータ角度演算手段は、前記励磁信号の半分の周期でモータ回転角を演算するようにしたものである。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1におけるブラシレスモータの回転位置検出装置のシステム構成図である。
図1において、実施の形態1のブラシレスモータの回転位置検出装置は、ブラシレスモータ(以下、単にモータともいう。)1を駆動するためのモータ制御装置16と、制御対象物であるブラシレスモータ1のモータ位置を検出するためのレゾルバ2を備えている。
モータ制御装置16内には、レゾルバ2を励磁するためのインターフェイス回路(以下、単にI/F回路と称す。)3と、レゾルバ2から出力される正弦波信号を受信するI/F回路6と、レゾルバ2から出力される余弦波信号を受信するI/F回路8と、ブラシレスモータを駆動するI/F回路11と、ブラシレスモータ1の回転位置情報から該モータを制御するための演算を行うマイクロコンピュータ(以下、演算手段ともいう。)15を備えている。
レゾルバ2の励磁周波数は通常モータの制御周波数と同じか、それより高く設定され、例えば10kHzで励磁される。
レゾルバ励磁信号出力装置5は、クロック出力部4を通して設定された周波数の矩形波(
クロック信号)を出力する。クロック出力部4から出力された矩形波は、モータ制御装置内のI/F回路3により、以下の式(3)に示されるような、振幅Vrの擬似正弦波(励磁信号)に変換され、レゾルバ2を励磁する。
Vcos=Vr・sin(ωt+α)・Vc・cos(θ)・・・・(5)
まず、レゾルバ2の励磁周期Tの半分の時間(例えば50μs)で図3の処理が呼び出される。図3の処理では、ステップS501〜ステップS503でマイクロコンピュータ内部のカウンタAが1〜4のどれかを判定する。
カウンタAが1の場合はステップS504に、カウンタAが2の場合はステップS505に、カウンタAが3の場合はステップS506に、カウンタAが1〜3でない場合(すなわちカウンタAが4の場合)はステップS507に進む。
ステップS504〜ステップS507ではA/D変換を実施する。A/D変換の対象は前述のカウンタAの値により切り換える。カウンタAが1、もしくは、2の場合は正弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施し、カウンタAが3、もしくは、4の場合は余弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施する。
ステップS508〜ステップS511では、ステップS504〜ステップS507でA/D変換された値を、それぞれVsin1、Vsin2、Vcos1、Vcos2としてメモリに記憶する。その後、ステップS512〜ステップS514でカウンタAの値を1〜4の間で繰り返すように加算、クリップ処理を行う。
まず、ステップS601で図3で格納された正弦波信号Vsin1、Vsin2から正弦波振幅Vs1を求める。次に、ステップS602でステップS601と同様にVcos1、Vcos2から余弦波振幅Vc1を求める。
ステップS603ではステップS601、ステップS602で求めたVs1、Vc1を用いて、上述の式(1)、式(2)で表される式を用いてモータ角度を求める。
よく検出することができるものである。
次に、この発明の実施の形態2について、図5〜図8に基づき説明する。なお、システム構成図は実施の形態1と同様である。
実施の形態2では実施の形態1と異なり、レゾルバ2から受信する正弦波信号と余弦波信号それぞれを、図5の(d)、(f)のように、片側(励磁信号が最大値の時か励磁信号が最小値の時)のタイミングでしかA/D変換をしない。
よって、正弦波振幅と余弦波振幅を求めるためには、A/D変換されたそれぞれの値と基準電圧を用い、以下の式(6)、式(7)で示される演算を行う必要がある。
しかし、基準電圧はI/F回路の部品ばらつき等で理論値と全く同一にならない場合があるため、学習動作を行う必要がある。基準電圧学習タイミングは、例えば、モータ制御装置の起動直後やモータが停止しているとき、一定時間毎等とする。
Vc=(Vcos−Vccen)×2・・・・(7)
まず、ステップS901〜ステップS903でマイクロコンピュータ内部のカウンタCの値が1〜4のどれかを判定する。
カウンタCが1の場合はステップS904に、カウンタCが2の場合はステップS905に、カウンタCが3の場合はステップS906に、カウンタCが1〜3でない場合(すなわちカウンタCが4の場合)はステップS907に進む。
A/D変換の対象は、前述のカウンタCの値により切り換える。カウンタCが1、もしくは、2の場合は正弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施し、カウンタCが3、もしくは、4の場合は余弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施する。
ステップS908〜ステップS911ではステップS904〜ステップS907でA/D変換された値を、それぞれVsin3、Vsin4、Vcos3、Vcos4としてメモリに記憶する。その後、ステップS912、ステップS913で、正弦波信号の基準電圧Vscen1と余弦波信号の基準電圧Vccen1を求め、学習値として記憶する。
基準電圧Vscen1、Vccen1は、ステップS908〜ステップS911で記憶されたVsin3、Vsin4、Vcos3、Vcos4のそれぞれ平均値として求める。最後に、ステップS914〜ステップS916でカウンタCの値を1〜4の間で繰り返すように加算、クリップ処理を行う。
まず、ステップS803でカウンタBの値が1かどうか判定する。カウンタBが1の場合はステップS804へ、カウンタBが1でなかった場合はステップS805へ進む。
A/D変換の対象は前述のカウンタBの値により切り換える。カウンタBが1の場合は正弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施し、カウンタBが2の場合は余弦波信号が
入力される端子のA/D変換を実施する。
ステップS806、ステップS807では、ステップS804、ステップS805でA/D変換された値をそれぞれVsin5、Vcos5としてメモリに記憶する。
最後に、ステップS808〜ステップS810でカウンタBの値を1〜2の間で繰り返すように加算、クリップ処理を行う。
まず、ステップS1001で、図7で格納された正弦波の基準信号Vscen1と図6で格納された正弦波信号Vsin5から、前記式(6)で示される演算を行い、正弦波振幅Vs2を求める。次にステップS1002でステップS1001と同様にVccen1とVcos5から式(7)で示される演算を行い、余弦波振幅Vc2を求める。
ステップS1003では実施の形態1と同様に、ステップS1001、ステップS1002で求めたVs2、Vc2を用いてモータ角度を求める。
次に、この発明の実施の形態3について図9に基づき説明する。なお、実施の形態3は基準電圧学習処理が実施の形態2とは異なるが、その他の処理は実施の形態2と同様であるため、基準電圧学習処理のみここでは説明する。
レゾルバの励磁を中止すると、レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号は基準電圧となる。そこで、ステップS1102で正弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施し、ステップS1103でその値を正弦波基準電圧Vscen2としてメモリに記憶する。ステップS1104では余弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施し、ステップS1105でその値を余弦波基準電圧Vccen2としてメモリに記憶する。
最後にステップS1106でレゾルバの励磁を再開する。
次に、実施の形態4について図10〜図11に基づき説明する。なお、システム構成図は実施の形態1と同様である。
ステップS1301〜ステップS1303で、マイクロコンピュータ内部のカウンタDが1〜4のどれかを判定する。カウンタDが1の場合はステップS1304に、カウンタDが2の場合はステップS1305に、カウンタDが3の場合はステップS1306に、カウンタDが1〜3でない場合(すなわちカウンタDが4の場合)はステップS1307に進む。ステップS1304〜ステップS1307ではA/D変換を実施する。
A/D変換の対象は、前述のカウンタDの値により切り換える。カウンタDが1、もしくは、2の場合は正弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施し、カウンタDが3、もしくは、4の場合は余弦波信号が入力される端子のA/D変換を実施する。
ステップS1308〜ステップS1311では、ステップS1304〜ステップS1307でA/D変換された値をそれぞれVsin6、Vsin7、Vcos6、Vcos7としてメモリに記憶する。
ステップS1312では正弦波の基準電圧Vscen3をメモリに格納されたVsin6とVsin7を用いて求める。ステップS1313ではステップS1312と同様に余弦波の基準電圧Vccen3を求める。それぞれの基準電圧をカウンタDの値が2、もしくは、4の時のみ求めるのは、より近いタイミングでA/D変換された値を使用するためである。
次にステップS1318で、ステップS1314〜ステップS1317で求めたVs3、Vc3を用いて実施の形態1と同様の方法でモータ電気角を求める。
最後に、ステップS1319〜ステップS1321で、カウンタDの値を1〜4の間で繰り返すように加算、クリップ処理を行う。
および変更が可能なことは明らかであり、この発明が、上述した実施の形態に制限されるものではないことを理解すべきである。
2 レゾルバ
3 I/F回路(レゾルバ励磁回路)
4 クロック出力部
5 レゾルバ励磁信号出力装置
6 I/F回路(正弦波入力回路)
7 モータ角度演算装置
8 I/F回路(余弦波入力回路)
9 A/D変換器
10 レゾルバ振幅演算装置
11 I/F回路(モータ駆動回路)
12 モータ駆動装置
13 メモリ
14 プログラム
15 マイクロコンピュータ
Claims (12)
- ブラシレスモータに搭載されたレゾルバと、前記ブラシレスモータを駆動するためのモ
ータ制御装置と、前記ブラシレスモータの回転位置情報から該モータを制御するための演
算を行う演算手段(マイクロコンピュータ)を備えたブラシレスモータの回転位置検出装
置において、前記演算手段は、前記レゾルバに励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、
前記レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号をアナログ/デジタル変換するアナ
ログ/デジタル変換器と、該アナログ/デジタル変換器でアナログ/デジタル変換された
正弦波信号と余弦波信号から正弦波振幅と余弦波振幅を演算するレゾルバ振幅演算手段と
、このレゾルバ振幅演算手段で演算された正弦波振幅と余弦波振幅からブラシレスモータ
のモータ回転角を演算するモータ角度演算手段を備え、前記アナログ/デジタル変換器は
、前記レゾルバに励磁信号を供給した後にレゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信
号のそれぞれを、最大値及び最小値となるタイミング付近で正弦波信号、正弦波信号、余弦波信号、余弦波信号の順に、交互にアナログ/デジタル変換し、前記モータ角度演算手段は、前記励磁信号と同一の周期でモータ回転角を演算することを特徴とするブラシレスモータの回転位置検出装置。 - ブラシレスモータに搭載されたレゾルバと、前記ブラシレスモータを駆動するためのモ
ータ制御装置と、前記ブラシレスモータの回転位置情報から該モータを制御するための演
算を行う演算手段(マイクロコンピュータ)を備えたブラシレスモータの回転位置検出装
置において、前記演算手段は、前記レゾルバに励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、
前記レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号をアナログ/デジタル変換するアナ
ログ/デジタル変換器と、該アナログ/デジタル変換器でアナログ/デジタル変換された
正弦波信号と余弦波信号から正弦波振幅と余弦波振幅を演算するレゾルバ振幅演算手段と
、このレゾルバ振幅演算手段で演算された正弦波振幅と余弦波振幅からブラシレスモータ
のモータ回転角を演算するモータ角度演算手段を備え、前記アナログ/デジタル変換器は
、前記レゾルバに励磁信号を供給した後にレゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信
号のそれぞれを、最大値及び最小値となるタイミング付近で正弦波信号、余弦波信号、正弦波信号、余弦波信号の順に、交互にアナログ/デジタル変換し、前記モータ角度演算手段は、前記励磁信号の半分の周期でモータ回転角を演算することを特徴とするブラシレスモータの回転位置検出装置。 - ブラシレスモータに搭載されたレゾルバと、前記ブラシレスモータを駆動するためのモ
ータ制御装置と、前記ブラシレスモータの回転位置情報から該モータを制御するための演
算を行う演算手段(マイクロコンピュータ)を備えたブラシレスモータの回転位置検出装
置において、前記演算手段は、前記レゾルバに励磁信号を供給する励磁信号供給手段と、
前記レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号をアナログ/デジタル変換するアナ
ログ/デジタル変換器と、該アナログ/デジタル変換器でアナログ/デジタル変換された
正弦波信号と余弦波信号とこれらの信号の基準電圧とから正弦波振幅と余弦波振幅を演算するレゾルバ振幅演算手段と、このレゾルバ振幅演算手段で演算された正弦波振幅と余弦波振幅からブラシレスモータのモータ回転角を演算するモータ角度演算手段を備え、前記アナログ/デジタル変換器は、前記レゾルバに励磁信号を供給した後にレゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号のそれぞれを、最大値及び最小値となるタイミング付近で正弦波信号、正弦波信号、余弦波信号、余弦波信号の順に、交互にアナログ/デジタル変換し、前記モータ角度演算手段は、前記励磁信号の半分の周期でモータ回転角を演算することを特徴とするブラシレスモータの回転位置検出装置。 - 前記アナログ/デジタル変換器は1つだけ具備されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。
- 前記ブラシレスモータの回転位置検出装置は、サンプルホールド回路を備えていないこ
とを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。 - レゾルバの励磁信号を供給した一定時間後にレゾルバから出力される正弦波信号と余弦
波信号をアナログ/デジタル変換することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。 - 前記レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号の基準電圧を、学習する事を特徴
とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。 - 前記学習動作は、前記モータ制御装置が起動したときに学習動作を行うことを特徴とす
る請求項7に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。 - 前記学習動作は、モータが停止しているときに学習動作を行うことを特徴とする請求項
7に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。 - 前記学習動作は、モータを駆動している一定期間ごとに学習動作を行うことを特徴とす
る請求項7に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。 - 前記学習動作は、レゾルバから出力される正弦波信号と余弦波信号のそれぞれ平均値を学
習値として記憶することを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれか1項に記載のブラ
シレスモータの回転位置検出装置。 - 前記学習動作は、レゾルバの励磁信号を停止する事で、その時のレゾルバから出力される
正弦波信号と余弦波信号の電圧を学習値として記憶することを特徴とする請求項7〜請求
項10のいずれか1項に記載のブラシレスモータの回転位置検出装置。
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