JP2011045209A - Motor drive device and method - Google Patents
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Abstract
【課題】起動期間においてモータコイルへの電流供給効率を向上する。
【解決手段】モータ駆動装置は、モータが起動してからモータの回転数が目標回転数に達するまでの起動期間において、モータの回転数を検出し、当該検出した回転数に応じた制御信号(72)を出力する回転数検出手段(52)と、制御信号(72)に応じてPWM周波数を高くするPWM周波数変更手段(53)とを備えている。
【選択図】図1A current supply efficiency to a motor coil is improved during a start-up period.
A motor driving device detects a rotation speed of a motor in a start-up period from the start of the motor until the rotation speed of the motor reaches a target rotation speed, and a control signal (in accordance with the detected rotation speed ( 72), and a PWM frequency changing means (53) for increasing the PWM frequency in response to the control signal (72).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、モータ駆動装置に関し、特に、モータをPWM駆動する技術に関する。 The present invention relates to a motor drive device, and more particularly to a technique for PWM driving a motor.
従来、モータをPWM(Pulse Width Modulation)駆動するモータ駆動装置において、モータを迅速に起動して、起動後には回転むらを抑制する駆動制御が行われている。モータを迅速に起動するためには、モータの回転数が目標回転数に達するまでの起動期間において、大電流をモータコイルに供給する。また、回転むらを抑制するためには、モータが起動した後の定常回転期間において、高い分解能でモータを駆動する。高い分解能でモータを駆動するためには、PWM周波数を高くすることが望ましい。ところが、起動期間においてPWM周波数を高くするとスイッチング素子が頻繁にオン・オフすることによるスイッチングロスが発生して発熱してしまう。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a motor drive device that drives a motor by PWM (Pulse Width Modulation), drive control is performed to quickly start the motor and suppress rotation unevenness after the start. In order to quickly start the motor, a large current is supplied to the motor coil during the starting period until the rotational speed of the motor reaches the target rotational speed. Further, in order to suppress the rotation unevenness, the motor is driven with high resolution in the steady rotation period after the motor is started. In order to drive the motor with high resolution, it is desirable to increase the PWM frequency. However, if the PWM frequency is increased during the start-up period, a switching loss due to frequent switching on and off of the switching element occurs and heat is generated.
このような問題を解決するものとして、起動期間では低いPWM周波数でモータを駆動し、定常回転期間では高いPWM周波数でモータを駆動するモータ駆動装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a solution to such a problem, a motor driving device is disclosed that drives a motor at a low PWM frequency during the startup period and drives the motor at a high PWM frequency during the steady rotation period (see, for example, Patent Document 1). .
図15は、従来のモータ駆動装置の動作波形を示す。モータ回転数は、起動期間では徐々に上昇し、モータ回転数が目標回転数に達した後の引き込み期間では目標回転数の近傍で上下し、定常回転期間では目標回転数で一定となる。トルク電圧は、起動期間では最大レベルであり、引き込み期間では低レベル近傍で上下し、定常回転期間では低レベルで一定となる。PWM周波数は、起動期間では低く設定され、引き込み期間および定常回転期間では高く設定される。 FIG. 15 shows operation waveforms of a conventional motor driving device. The motor rotation speed gradually increases during the start-up period, increases and decreases in the vicinity of the target rotation speed during the pull-in period after the motor rotation speed reaches the target rotation speed, and becomes constant at the target rotation speed during the steady rotation period. The torque voltage is at the maximum level during the startup period, rises and falls near the low level during the pull-in period, and is constant at a low level during the steady rotation period. The PWM frequency is set low during the start-up period, and is set high during the pull-in period and the steady rotation period.
ここで問題なのは、起動期間においてトルク電圧を最大レベルにしているにもかかわらず、モータ回転数が上昇するにつれて回転加速度が減少し、高回転域ではモータ回転数が伸び悩むという点である。その原因について考察したところ、モータ回転数が上昇するにつれてモータコイルに生じる逆起電力に起因して発生する電流リップルが大きくなることでモータコイルに供給される電流の相殺効果が大きくなり、モータコイルに供給される平均電気エネルギが減少することがわかった。したがって、モータ回転数が上昇してもモータコイルに効率よく電流を供給できればモータの起動期間が短縮できると期待される。 The problem here is that, despite the torque voltage being at the maximum level during the start-up period, the rotational acceleration decreases as the motor rotational speed increases, and the motor rotational speed is sluggish at high rotational speeds. Considering the cause, the current ripple generated due to the back electromotive force generated in the motor coil increases as the motor speed increases, and the effect of canceling the current supplied to the motor coil increases. It has been found that the average electrical energy supplied to is reduced. Therefore, it is expected that the startup period of the motor can be shortened if current can be efficiently supplied to the motor coil even if the motor rotation speed increases.
そこで、本発明は、起動期間においてモータコイルへの電流供給効率を向上することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the efficiency of supplying current to the motor coil during the startup period.
上述課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、モータをPWM駆動するモータ駆動装置として、モータが起動してからモータの回転数が目標回転数に達するまでの起動期間において、モータの回転数を検出し、当該検出した回転数に応じた制御信号を出力する回転数検出手段と、制御信号に応じてPWM周波数を高くするPWM周波数変更手段とを備えているものとする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has taken the following solutions. That is, as a motor driving device that drives the motor by PWM, the number of rotations of the motor is detected during the start-up period from when the motor is started until the number of rotations of the motor reaches the target number of rotations. It is assumed that a rotation speed detecting means for outputting a control signal and a PWM frequency changing means for increasing the PWM frequency according to the control signal are provided.
これによると、モータを起動させるために大電流を要する起動期間において、モータの回転数が上昇するにつれてPWM周波数を高くすることで、モータコイルに生じる逆起電力に起因する電流リップルが小さくなるため、モータの回転数が上昇してもモータコイルに供給される平均電気エネルギを大きくすることができる。 According to this, in the start-up period that requires a large current to start the motor, the current ripple caused by the counter electromotive force generated in the motor coil is reduced by increasing the PWM frequency as the motor speed increases. Even if the rotational speed of the motor increases, the average electrical energy supplied to the motor coil can be increased.
具体的には、回転数検出手段は、モータの回転数が設定値を超える毎に制御信号を切り替える。好ましくは、回転数検出手段は、制御信号をヒステリシス制御するものとする。 Specifically, the rotation speed detection means switches the control signal every time the rotation speed of the motor exceeds a set value. Preferably, the rotation speed detection means performs hysteresis control on the control signal.
好ましくは、回転数検出手段は、モータの回転数を算出する回転数算出手段と、回転数算出手段で算出された回転数と目標回転数との比を算出する回転数比算出手段とを有するものであり、回転数比算出手段は、算出した比が設定値を超える毎に制御信号を切り替えるものとする。これによると、モータ毎の目標回転数にかかわらず、どのモータについても一様の制御をすることができる。 Preferably, the rotation speed detection means includes a rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the motor, and a rotation speed ratio calculation means for calculating a ratio between the rotation speed calculated by the rotation speed calculation means and the target rotation speed. The rotation speed ratio calculation means switches the control signal every time the calculated ratio exceeds a set value. According to this, uniform control can be performed for any motor regardless of the target rotational speed for each motor.
具体的には、PWM周波数変更手段は、モータの回転数が目標回転数に達したときにPWM周波数を所定値に設定するものである。より具体的に、回転数検出手段は、検出した回転数に応じた周期のパルス列である検出回転数信号を出力するものであり、上記モータ駆動装置は、目標回転数に応じた周期のパルス列である目標回転数信号と検出回転数信号との位相同期を検出する同期検出手段を備え、PWM周波数変更手段は、同期検出手段が位相同期を検出したときにPWM周波数を所定値に設定するようにしてもよい。あるいは、上記モータ駆動装置は、モータのトルクを制御するトルク電圧を出力するトルク指令手段と、トルク電圧と所定の電圧とを比較するトルク電圧比較手段とを備え、PWM周波数変更手段は、トルク電圧比較手段の出力がトルク電圧が所定の電圧よりも下回ったことを示すときにPWM周波数を所定値に設定するようにしてもよい。あるいは、回転数検出手段は、検出回転数信号を出力するものであり、上記モータ駆動装置は、目標回転数信号と検出回転数信号との位相を比較し、検出回転数信号の位相が目標回転数信号の位相よりも進んでいるときに減速信号を出力する位相比較手段と、減速信号をラッチするラッチ回路とを備え、PWM周波数変更手段は、ラッチ回路の出力がアクティブになったときにPWM周波数を所定値に設定するようにしてもよい。 Specifically, the PWM frequency changing means sets the PWM frequency to a predetermined value when the rotational speed of the motor reaches the target rotational speed. More specifically, the rotational speed detection means outputs a detected rotational speed signal that is a pulse train having a period corresponding to the detected rotational speed, and the motor driving device uses a pulse train having a period corresponding to the target rotational speed. Synchronization detection means for detecting phase synchronization between a certain target rotation speed signal and a detected rotation speed signal is provided, and the PWM frequency changing means sets the PWM frequency to a predetermined value when the synchronization detection means detects phase synchronization. May be. Alternatively, the motor drive device includes torque command means for outputting a torque voltage for controlling the torque of the motor, and torque voltage comparison means for comparing the torque voltage with a predetermined voltage. The PWM frequency may be set to a predetermined value when the output of the comparison means indicates that the torque voltage has fallen below the predetermined voltage. Alternatively, the rotational speed detection means outputs a detected rotational speed signal, and the motor driving device compares the phases of the target rotational speed signal and the detected rotational speed signal, and the phase of the detected rotational speed signal is the target rotational speed. A phase comparison unit that outputs a deceleration signal when the phase is more than the phase of the number signal, and a latch circuit that latches the deceleration signal, and the PWM frequency changing unit performs PWM when the output of the latch circuit becomes active The frequency may be set to a predetermined value.
これらによると、モータの回転数が目標回転数に達した後は、高い分解能でモータを駆動することができる。 According to these, after the rotation speed of the motor reaches the target rotation speed, the motor can be driven with high resolution.
本発明によると、起動期間においてモータコイルへの電流供給効率を向上することができるため、モータの起動期間を短縮することができる。 According to the present invention, since the current supply efficiency to the motor coil can be improved during the startup period, the startup period of the motor can be shortened.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す回路図である。モータ駆動装置は、例えば3相モータのモータコイル21〜23に供給する電流をPWM制御する。位置検出手段31は、例えばホール素子等の位置検出素子あるいはモータコイル21〜23に誘起される逆起電力等によりロータとステータ(図示省略)との相対位置を検出する。通電切替手段32は、位置検出手段31の検出結果に基づいて、モータコイル21〜23の相を切り替えるためのタイミング信号を出力する。PWM制御手段33は、通電切替手段32の出力とパルス幅制御手段54の出力であるパルス信号74とを受けて、電源VMと電源GNDとの間にそれぞれ直列に接続された上側スイッチング素子41〜43と下側スイッチング素子44〜46とをオンオフ制御する。上側スイッチング素子41〜43および下側スイッチング素子44〜46にはフライホイールダイオード24〜29がそれぞれ並列接続されている。トルク指令手段51は、モータのトルクを制御するためのトルク制御信号を例えば外部から受けて、トルク電圧71を出力する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the motor drive device according to the first embodiment. The motor drive device performs PWM control on the current supplied to the
回転数検出手段52は、例えばFG信号などのモータ回転数検出信号を受けて、モータの回転数を検出するとともに、その検出した回転数に応じた制御信号72を出力する。例えば回転数検出手段52には図2に示すように、あらかじめ回転数としてn1〜n3が設定されている。回転数検出手段52は、回転数がn1以下である場合には、制御値がc1の制御信号72を出力し、回転数がn1を超えると制御値c2の制御信号72を出力する。同様に回転数がn2およびn3を超えると、回転数検出手段52は、それぞれ制御値c3およびc4の制御信号72を出力する。
The rotational speed detection means 52 receives a motor rotational speed detection signal such as an FG signal, for example, detects the rotational speed of the motor, and outputs a
PWM周波数変更手段53は、制御信号72を受けて、その制御値に応じてPWM周波数を高くする。例えば、PWM周波数変更手段53は、制御値c1の制御信号72を受けているときはPWM周波数を最も低いf1に設定し、制御値c2の制御信号72を受けるとPWM周波数をf1よりも高いf2に設定する。同様に、制御値c3およびc4の制御信号72を受けると、それぞれに応じてPWM周波数をf2よりも高いf3およびf4にそれぞれ設定する。PWM周波数変更手段53は、周波数f1〜f4に応じたPWM信号73を出力する。
The PWM
パルス幅制御手段54は、トルク電圧71とPWM信号73とを受けて、パルス信号74を生成して出力する。なお、下側スイッチング素子44〜46の接続点と電源GNDとの間の図示しない抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段を設けてもよい。この場合、パルス幅制御手段54は、電流検出手段の検出信号を受けて上側スイッチング素子41〜43および下側スイッチング素子44〜46をオンオフ制御するパルス信号74を出力する。
The pulse
次に、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作について説明する。図3は、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作波形図である。まず、起動期間において、最大レベルのトルク電圧71が出力され、PWM周波数はf1に設定される。モータの回転数がn1を超えると、PWM周波数はf2に設定される。回転数がn2を超えると、PWM周波数はf3に設定され、回転数がn3を超えると、PWM周波数はf4に設定される。
Next, the operation of the motor drive device according to this embodiment will be described. FIG. 3 is an operation waveform diagram of the motor drive device according to the present embodiment. First, during the start-up period, the maximum
モータの回転数が目標回転数に達すると引き込み期間に遷移する。引き込み期間では、モータの回転数のオーバーシュートやアンダーシュートが発生するためトルク電圧71が上下する不安定な状態となる。また、引き込み期間では、PWM周波数はf4で固定される。引き込み期間が終了し、モータの回転数が一定となる定常回転期間に遷移すると、トルク電圧71は低レベルになる。
When the rotational speed of the motor reaches the target rotational speed, a transition is made to the pull-in period. In the pull-in period, an overshoot or undershoot of the motor rotation speed occurs, so that the
以上、本実施形態によると、モータの起動期間において高回転域におけるモータコイル21〜23に生じる逆起電力によって発生する電流リップルを小さくすることができる。これにより、モータの回転数が上昇してもモータコイル21〜23に効率よく電流を供給することができるため、モータの起動期間を短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the current ripple generated by the counter electromotive force generated in the motor coils 21 to 23 in the high rotation range during the motor startup period. Thereby, even if the rotation speed of the motor rises, current can be efficiently supplied to the motor coils 21 to 23, so that the motor start-up period can be shortened.
なお、図4に示すように、回転数検出手段52は、制御信号72の制御値をリニアに変化させてもよい。また、図5に示すように、回転数検出手段52は、制御信号72の制御値をヒステリシス制御してもよい。これによると、制御信号72の切り替わり点でモータの回転数が微少に変動することによる制御信号72のばたつきを抑制することができる。
In addition, as shown in FIG. 4, the rotation speed detection means 52 may change the control value of the
また、回転数検出手段52は、位置検出手段31の出力を受けてモータの回転数を検出するようにしてもよい。また、回転数検出手段52は、トルク電圧71を受けてトルク電圧71に応じた制御信号を出力するようにしてもよい。あるいは、回転数検出手段52は、モータが起動してからの経過時間に応じた制御信号を出力するようにしてもよい。
Further, the rotational speed detection means 52 may receive the output of the position detection means 31 and detect the rotational speed of the motor. Further, the rotational speed detection means 52 may receive the
また、上側スイッチング素子41〜43および下側スイッチング素子44〜46のオフ時間を一定にしてモータを駆動制御する場合には、オン時間を徐々に短くすればよい。これにより、実質的にPWM周波数を徐々に高くすることができる。これとは逆に、オン時間を一定にするようにしてもよい。
Further, when the motor is driven and controlled with the off-time of the
<第2の実施形態>
図6は、第2の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す回路図である。以下、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a motor drive device according to the second embodiment. Only the differences from the first embodiment will be described below.
回転数検出手段52は、回転数算出手段52aと回転数比算出手段52bとを有している。回転数算出手段52aは、モータ回転数検出信号を受けてモータの回転数を算出する。回転数比算出手段52bは、回転数算出手段52aで算出された回転数および例えばレジスタなどに記録された目標回転数から目標回転数に対するモータの回転数の比を算出する。例えば回転数比算出手段52bには、図7に示すように、あらかじめ回転数の比としてm1〜m3が設定されている。回転数比算出手段52bは、回転数の比がm1以下である場合には制御値がc1である制御信号72を出力し、回転数の比がm1〜m3を超える毎に、それぞれに応じた制御値c2〜c4の制御信号72を出力する。PWM周波数変更手段53は、起動期間において制御信号72を受けると、それに応じてPWM周波数をf1〜f4にそれぞれ設定する。
The rotation speed detection means 52 has a rotation speed calculation means 52a and a rotation speed ratio calculation means 52b. The rotational speed calculation means 52a receives the motor rotational speed detection signal and calculates the rotational speed of the motor. The rotation speed ratio calculation means 52b calculates the ratio of the rotation speed of the motor to the target rotation speed from the rotation speed calculated by the rotation speed calculation means 52a and the target rotation speed recorded in, for example, a register. For example, as shown in FIG. 7, m1 to m3 are set in advance as the rotation speed ratio in the rotation speed ratio calculation means 52b. The rotation speed ratio calculation means 52b outputs a
次に、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作について説明する。図8は、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作波形図である。起動期間において、まずPWM周波数はf1に設定される。モータの回転数が上昇して回転数の比がm1を超えるとPWM周波数はf2に設定される。同様に回転数の比がm2およびm3を超えると、それぞれに応じてPWM周波数はf3およびf4に設定される。 Next, the operation of the motor drive device according to this embodiment will be described. FIG. 8 is an operation waveform diagram of the motor drive device according to the present embodiment. In the start-up period, the PWM frequency is first set to f1. When the rotational speed of the motor increases and the rotational speed ratio exceeds m1, the PWM frequency is set to f2. Similarly, when the rotation speed ratio exceeds m2 and m3, the PWM frequency is set to f3 and f4, respectively.
以上、本実施形態によると、目標回転数が異なるモータを制御する場合でも、回転数比算出手段52bに所定の回転数の比を設定することで、各モータを一様に制御することができる。 As described above, according to the present embodiment, even when motors with different target rotation speeds are controlled, each motor can be controlled uniformly by setting a predetermined rotation speed ratio in the rotation speed ratio calculation means 52b. .
なお、回転数比算出手段52bに代えて、目標回転数とモータの回転数との回転数差を算出する手段を設けてもよい。この場合には、目標回転数とモータの回転数との差をあらかじめ設定しておき、回転数差がその設定値を超える毎に制御値を切り替えるようにする。 In place of the rotation speed ratio calculation means 52b, a means for calculating the difference in rotation speed between the target rotation speed and the rotation speed of the motor may be provided. In this case, the difference between the target rotational speed and the rotational speed of the motor is set in advance, and the control value is switched every time the rotational speed difference exceeds the set value.
また、回転数の比をアナログ値で算出してもよい。この場合、回転数比算出手段52bは目標回転数に応じた電圧とモータの回転数に応じた電圧とを比較して、その比に基づいて制御信号72を出力する。
Further, the rotation speed ratio may be calculated as an analog value. In this case, the rotation speed ratio calculation means 52b compares the voltage according to the target rotation speed with the voltage according to the motor rotation speed, and outputs a
<第3の実施形態>
図9は、第3の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す回路図である。以下、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
<Third Embodiment>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a motor drive device according to the third embodiment. Only the differences from the first embodiment will be described below.
回転数検出手段52は、制御信号72と検出回転数信号75とを出力する。検出回転数信号75は、回転数検出手段52で検出した回転数に応じた周期のパルス列である。同期検出手段56は、検出回転数信号75と目標回転数信号76とを受けて、これらの位相が同期したことを検出して同期検出信号77を出力する。目標回転数信号76は、目標回転数に応じた周期のパルス列である。同期検出手段56は、位相同期を検出すると同期検出信号77を例えばLレベルにする。PWM周波数変更手段53は、制御信号72を受けると、その制御値に応じてPWM周波数をf1〜f4にそれぞれ設定する。PWM周波数変更手段53は、同期検出信号77がLレベルになるとPWM周波数をf4よりも高いf5に設定する。
The rotational speed detection means 52 outputs a
次に、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作について説明する。図10は、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作波形図である。起動期間において、まずPWM周波数はf1に設定される。モータの回転数が上昇して回転数がn1〜n3のそれぞれを超える毎に、それぞれに応じてPWM周波数はf2〜f4に設定される。 Next, the operation of the motor drive device according to this embodiment will be described. FIG. 10 is an operation waveform diagram of the motor drive device according to the present embodiment. In the start-up period, the PWM frequency is first set to f1. Each time the number of rotations of the motor increases and the number of rotations exceeds n1 to n3, the PWM frequency is set to f2 to f4, respectively.
モータの回転数が目標回転数に達すると、位相同期が検出されて同期検出信号77がLレベルになる。同期検出信号77がLレベルになると、PWM周波数はf5に設定される。
When the rotational speed of the motor reaches the target rotational speed, phase synchronization is detected and the
以上、本実施形態によると、モータの回転数と目標回転数とが等しくなったときにPWM周波数を高い周波数に設定することで、高い分解能でモータを駆動することができる。なお、同期検出信号77がLレベルになった時点でPWM周波数がf5に設定されている場合には、PWM周波数をf5に維持してモータを駆動してもよい。
As described above, according to the present embodiment, the motor can be driven with high resolution by setting the PWM frequency to a high frequency when the rotational speed of the motor becomes equal to the target rotational speed. When the PWM frequency is set to f5 when the
<第4の実施形態>
図11は、第4の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す回路図である。以下、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
<Fourth Embodiment>
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration of a motor drive device according to the fourth embodiment. Only the differences from the first embodiment will be described below.
トルク電圧比較手段57は、トルク電圧71とあらかじめ設定された所定の電圧VAとを比較する。トルク電圧比較手段57は、トルク電圧71が電圧VAを上回る場合に例えばHレベルのトルク電圧比較信号78を出力する。PWM周波数変更手段53は、起動期間において制御信号72を受けると、それに応じてPWM周波数をf1〜f4にそれぞれ設定し、トルク電圧比較信号78がLレベルになるとf4よりも高いf5に設定する。
The torque voltage comparison means 57 compares the
次に、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作について説明する。図12は、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作波形図である。起動期間において、まずPWM周波数はf1に設定される。モータの回転数が上昇して回転数がn1〜n3のそれぞれを超える毎に、それぞれに応じてPWM周波数はf2〜f4に設定される。 Next, the operation of the motor drive device according to this embodiment will be described. FIG. 12 is an operation waveform diagram of the motor drive device according to the present embodiment. In the start-up period, the PWM frequency is first set to f1. Each time the number of rotations of the motor increases and the number of rotations exceeds n1 to n3, the PWM frequency is set to f2 to f4, respectively.
モータの回転数が上昇を続けて目標回転数を超えると、トルク電圧71は低下し始める。そして、トルク電圧71が電圧VAを下回ると、トルク電圧比較信号78がLレベルになる。トルク電圧比較信号78がLレベルになると、PWM周波数はf5に設定される。
When the rotation speed of the motor continues to increase and exceeds the target rotation speed, the
以上、本実施形態によると、トルク電圧71と電圧VAとを比較することでモータの回転数が目標回転数を超えたことを検出できる。これにより、目標回転数に応じた信号が得られない場合であっても、定常回転期間において高い分解能でモータを駆動することができる。なお、トルク電圧71が電圧VAを下回った時点でPWM周波数がf5に設定されている場合には、PWM周波数をf5に維持してモータを駆動してもよい。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to detect that the rotational speed of the motor exceeds the target rotational speed by comparing the
<第5の実施形態>
図13は、第5の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示す回路図である。以下、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a motor drive device according to the fifth embodiment. Only the differences from the first embodiment will be described below.
回転数検出手段52は、制御信号72と検出回転数信号75とを出力する。検出回転数信号75は、回転数検出手段52で検出した回転数に応じた周期のパルス列である。位相比較手段61は、検出回転数信号75の位相と目標回転数信号76の位相とを比較する。目標回転数信号76は、目標回転数に応じた周期のパルス列である。位相比較手段61は、目標回転数信号76の位相が検出回転数信号75の位相よりも進んでいる場合、すなわちモータの回転数が目標回転数よりも遅い場合に加速信号81を出力する。目標回転数信号76の位相が検出回転数信号75の位相よりも遅れている場合、すなわちモータの回転数が目標回転数よりも早い場合に減速信号82を出力する。
The rotational speed detection means 52 outputs a
ラッチ回路62は、減速信号82をラッチする。PWM周波数変更手段53は、起動期間において制御信号72を受けると、それに応じてPWM周波数をf1〜f4にそれぞれ設定し、減速検出信号83がアクティブになるとPWM周波数をf4よりも高いf5に設定する。
The
次に、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作について説明する。図14は、本実施形態に係るモータ駆動装置の動作波形図である。起動期間において、まずPWM周波数はf1に設定される。モータの回転数が上昇して回転数がn1〜n3のそれぞれを超える毎に、それぞれに応じてPWM周波数はf2〜f4に設定される。 Next, the operation of the motor drive device according to this embodiment will be described. FIG. 14 is an operation waveform diagram of the motor drive device according to the present embodiment. In the start-up period, the PWM frequency is first set to f1. Each time the number of rotations of the motor increases and the number of rotations exceeds n1 to n3, the PWM frequency is set to f2 to f4, respectively.
モータの回転数が目標回転数を超えると、減速信号82が出力される。減速信号82がラッチされると減速検出信号83がアクティブになり、PWM周波数がf5に設定される。
When the rotational speed of the motor exceeds the target rotational speed, a deceleration signal 82 is output. When the deceleration signal 82 is latched, the
以上、本実施形態によると、PWM周波数変更手段53は減速検出信号83がアクティブとなったときに高いPWM周波数に設定することで、高い分解能でモータを駆動することができる。なお、減速検出信号83がアクティブになった時点でPWM周波数がf5に設定されている場合には、PWM周波数をf5に維持してモータを駆動してもよい。また、トルク指令手段51は、加速信号81および減速信号82に基づいたトルク電圧71を出力するようにしてもよい。
As described above, according to the present embodiment, the PWM frequency changing means 53 can drive the motor with high resolution by setting a high PWM frequency when the
本発明に係るモータ駆動装置は、モータの起動期間を短縮しつつ、定常回転期間において高い分解能で駆動できるため、迅速かつ安定した駆動が求められる情報機器等に有用である。 The motor drive device according to the present invention can be driven with high resolution in the steady rotation period while shortening the motor start-up period, and thus is useful for information equipment and the like that require quick and stable drive.
51 トルク指令手段
52 回転数検出手段
52a 回転数算出手段
52b 回転数比算出手段
53 PWM周波数変更手段
54 パルス幅制御手段
56 同期検出手段
57 トルク電圧比較手段
61 位相比較手段
62 ラッチ回路
71 トルク電圧
72 制御信号
75 検出回転数信号
76 目標回転数信号
77 同期検出信号
78 トルク電圧比較信号
82 減速信号
51 Torque command means 52 Rotational speed detection means 52a Rotational speed calculation means 52b Rotational speed ratio calculation means 53 PWM frequency change means 54 Pulse width control means 56 Synchronization detection means 57 Torque voltage comparison means 61 Phase comparison means 62
Claims (9)
前記モータが起動してから前記モータの回転数が目標回転数に達するまでの起動期間において、前記モータの回転数を検出し、当該検出した回転数に応じた制御信号を出力する回転数検出手段と、
前記制御信号に応じてPWM周波数を高くするPWM周波数変更手段とを備えている
ことを特徴とするモータ駆動装置。 A motor driving device that drives a motor by PWM (Pulse Width Modulation),
Rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the motor and outputting a control signal corresponding to the detected rotational speed during the startup period from when the motor is started until the rotational speed of the motor reaches the target rotational speed When,
A motor drive device comprising: PWM frequency changing means for increasing the PWM frequency according to the control signal.
前記回転数検出手段は、前記モータの回転数が設定値を超える毎に前記制御信号を切り替える
ことを特徴とするモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 1,
The motor drive device according to claim 1, wherein the rotation number detection means switches the control signal every time the rotation number of the motor exceeds a set value.
前記回転数検出手段は、前記制御信号をヒステリシス制御する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device of Claim 2,
The rotational speed detection means performs hysteresis control on the control signal.
前記回転数検出手段は、
前記モータの回転数を算出する回転数算出手段と、
前記回転数算出手段で算出された回転数と前記目標回転数との比を算出する回転数比算出手段とを有するものであり、
前記回転数比算出手段は、前記算出した比が設定値を超える毎に前記制御信号を切り替える
ことを特徴とするモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 1,
The rotation speed detecting means is
A rotational speed calculating means for calculating the rotational speed of the motor;
A rotational speed ratio calculating means for calculating a ratio between the rotational speed calculated by the rotational speed calculating means and the target rotational speed;
The motor drive apparatus characterized in that the rotation speed ratio calculation means switches the control signal every time the calculated ratio exceeds a set value.
前記PWM周波数変更手段は、前記モータの回転数が前記目標回転数に達したときに前記PWM周波数を所定値に設定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 1,
The PWM frequency changing means sets the PWM frequency to a predetermined value when the rotational speed of the motor reaches the target rotational speed.
前記回転数検出手段は、前記検出した回転数に応じた周期のパルス列である検出回転数信号を出力するものであり、
当該モータ駆動装置は、
前記目標回転数に応じた周期のパルス列である目標回転数信号と前記検出回転数信号との位相同期を検出する同期検出手段を備え、
前記PWM周波数変更手段は、前記同期検出手段が前記位相同期を検出したときに前記PWM周波数を前記所定値に設定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device of Claim 5,
The rotational speed detection means outputs a detected rotational speed signal that is a pulse train having a period according to the detected rotational speed,
The motor drive device is
Synchronization detecting means for detecting phase synchronization between the target rotational speed signal and the detected rotational speed signal, which is a pulse train having a period according to the target rotational speed,
The PWM frequency changing means sets the PWM frequency to the predetermined value when the synchronization detecting means detects the phase synchronization.
前記モータのトルクを制御するトルク電圧を出力するトルク指令手段と、
前記トルク電圧と所定の電圧とを比較するトルク電圧比較手段とを備え、
前記PWM周波数変更手段は、前記トルク電圧比較手段の出力が前記トルク電圧が前記所定の電圧よりも下回ったことを示すときに前記PWM周波数を前記所定値に設定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device of Claim 5,
Torque command means for outputting a torque voltage for controlling the torque of the motor;
A torque voltage comparison means for comparing the torque voltage with a predetermined voltage;
The PWM frequency changing means sets the PWM frequency to the predetermined value when the output of the torque voltage comparing means indicates that the torque voltage is lower than the predetermined voltage. .
前記回転数検出手段は、前記検出した回転数に応じた周期のパルス列である検出回転数信号を出力するものであり、
当該モータ駆動装置は、
前記目標回転数に応じた周期のパルス列である目標回転数信号と前記検出回転数信号との位相を比較し、前記検出回転数信号の位相が前記目標回転数信号の位相よりも進んでいるときに減速信号を出力する位相比較手段と、
前記減速信号をラッチするラッチ回路とを備え、
前記PWM周波数変更手段は、前記ラッチ回路の出力がアクティブになったときに前記PWM周波数を前記所定値に設定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device of Claim 5,
The rotational speed detection means outputs a detected rotational speed signal that is a pulse train having a period according to the detected rotational speed,
The motor drive device is
When the phase of the target rotational speed signal, which is a pulse train having a period corresponding to the target rotational speed, is compared with the detected rotational speed signal, and the phase of the detected rotational speed signal is ahead of the phase of the target rotational speed signal Phase comparison means for outputting a deceleration signal to
A latch circuit for latching the deceleration signal,
The PWM frequency changing means sets the PWM frequency to the predetermined value when the output of the latch circuit becomes active.
前記モータが起動してから前記モータの回転数が目標回転数に達するまでの起動期間において、前記モータの回転数を検出するステップと、
前記検出した回転数に応じた制御信号を出力するステップと、
前記制御信号に応じてPWM周波数を高くするステップとを備えている
ことを特徴とするモータ駆動方法。 A motor driving method for PWM driving a motor,
Detecting the rotational speed of the motor in a startup period from when the motor is started until the rotational speed of the motor reaches a target rotational speed;
Outputting a control signal according to the detected number of revolutions;
And a step of increasing the PWM frequency according to the control signal.
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