モータの制御装置
【課題】コイルの誘起電圧と基準電圧が一致する時刻を検出して回転子の位置を検出するＰＷＭ駆動制御のＤＣセンサレスモータにおいて、回転子の位置検出の安定性を向上させることで乱調、騒音、振動を防止又は低減することができるモータの制御装置を提供する。
【解決手段】非通電相の誘起電圧が現れている期間に前記誘起電圧をサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が前記基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、前記予測時刻を位置検出時刻とする。
【解決手段】非通電相の誘起電圧が現れている期間に前記誘起電圧をサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が前記基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、前記予測時刻を位置検出時刻とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によるセンサレスＤＣモータの制御装置において、回転子の位置検出の安定性を向上させ、位置検出の誤差によって生じる乱調、騒音、振動などを防止又は低減するモータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、ＰＷＭ制御によるセンサレスＤＣモータの駆動回路を示す回路図である。
この図４において、モータ１は、ＰＷＭ駆動信号を生成するインバータ２に接続され、このインバータ２はＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭ信号発生器９に接続されている。
前記ＰＷＭ制御信号発生器９はＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア信号と出力電圧指令信号を出力する制御装置４に接続され、この制御装置４には、モータ１の位置検出信号を得るためのモータ１のＵ相端子７Ｕ、Ｖ相端子７Ｖ、Ｗ相端子７Ｗの電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖと基準電圧Ｂを比較する比較器５U、５Ｖ、５Wの出力が接続されるとともに、直流電源３のプラス側が接続されている。
【０００３】
前記インバータ２は、図５に示すように直流電源３のプラス側とマイナス側の間にそれぞれ一対のスイッチング素子６Upと６Un、６Vpと６Vn、６Wpと６Wnが接続されており、それぞれのスイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Wnのゲート端子に前記ＰＷＭ信号発生器９の対応する出力が接続されている。
【０００４】
前記インバータ２を構成するスイッチング素子６Upと６Unの接続点がモータ１のＵ相端子７Ｕに、スイッチング素子６Vpと６Vnの接続点がモータ１のＶ相端子７Ｖに、スイッチング素子６Wpと６Wnの接続点がモータ１のＷ相端子７Ｗに接続されている。
なお、前記スイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Ｗｎは、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、サイリスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどを含む総称であり、モータの出力や仕様によって適当なものが選択される。
【０００５】
以上のような構成において、モータ１のＵ相端子７Ｕ、Ｖ相端子７Ｖ、Ｗ相端子７Ｗの電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが比較器５Ｕ、５Ｖ、５Ｗによって基準電圧Ｂと比較され、その結果が回転子の位置情報として制御装置４に入力される。
制御装置４は、比較器５Ｕ、５Ｖ、５Ｗからの前記位置情報に基づいて、図７に示すようなＰＷＭ制御信号を生成するための、例えば三角波からなる適当な周期Ｃのキャリア信号及び電圧指令信号をＰＷＭ信号発生器９に出力する。
【０００６】
ＰＷＭ信号発生器９は、モータ１を回転数を制御するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決定する各相毎の電圧指令信号Ｖｃとキャリア信号とを比較し、キャリア信号が電圧指令信号Ｖｃ以上になると立上り、電圧指令信号Ｖｃ以下になると立下る図７に示すような矩形のＰＷＭ制御信号をインバータ２に出力する。
【０００７】
インバータ２は、ＰＷＭ信号発生器９からのＰＷＭ制御信号に従って、スイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Ｗｎをオン・オフ制御して、モータ１のＵ相端子７Ｕ、Ｖ相端子７Ｖ、Ｗ相端子７ＷにＰＷＭ駆動信号を出力してモータ１を回転させる。
【０００８】
以下、モータ１の回転制御について説明する。
スイッチング素子６Upのゲートには、制御装置４からＰＷＭ信号発生器９を介して、図８（ａ）に示す電気角０〜１２０度の期間にＰＷＭ制御信号が与えられ、スイッチング素子６Vpのゲートには、図８（ｂ）に示すように、電気角１２０〜２４０度の期間にＰＷＭ制御信号が与えら、スイッチング素子６Wpのゲートには、図８（ｃ）に示すように、電気角２４０〜３６０度の期間にＰＷＭ制御信号が与えられる。
【０００９】
スイッチング素子６Unのゲートには、図８（ｄ）に示すように、スイッチング素子６Upの電気角１８０度遅れの期間にＰＷＭ制御信号が与えられ、スイッチング素子６Vnのゲートには、図８（ｅ）に示すように、スイッチング素子６Vpの電気角１８０度遅れの期間にＰＷＭ制御信号が与えられ、スイッチング素子６Wnのゲートには、図８（ｆ）に示すように、スイッチング素子６Wpの電気角１８０度遅れの期間にＰＷＭ制御信号が与えられる。
【００１０】
ＰＷＭ制御による１２０度通電方式では、以上のスイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Wnに与えられるＰＷＭ制御信号は、始まりの電気角０〜３０度と終わりの電気角９０〜１２０度の期間がオン・オフを繰り返す櫛歯状波形で、中間の電気角３０〜９０度の期間は平坦なプラス波形となっており、以下で説明する閉回路を構成する１対のスイッチング素子の一方が櫛歯状波形に、他方が平坦なプラス波形となるように制御されている。
この櫛歯状の波形のデューティ比を変化させて印加電圧を制御して所望の回転数に制御する。
【００１１】
電気角０〜６０度の期間には、スイッチング素子６Upと６Vnが導通して電源３のプラス側→スイッチング素子６Up→Ｕ相コイル８Ｕ→Ｖ相コイル８Ｖ→スイッチング素子６Vn→電源３のマイナス側の閉回路が構成されて電流が流れる。
同様にして、電気角６０〜１２０度の期間には、スイッチング素子６Upと６Wnが導通してＵ相コイル８ＵからＷ相コイル８Ｗの方向に、電気角１２０〜１８０度の期間には、スイッチング素子６Vpと６Wnが導通してＶ相コイル８ＶからＷ相コイル８Ｗの方向に、電気角１８０〜２４０度の期間には、スイッチング素子６Vpと６Unが導通してＶ相コイル８ＶからＵ相コイル８Ｕの方向に、電気角２４０〜３００度の期間には、スイッチング素子６Wpと６Unが導通してＷ相コイル８ＷからＵ相コイル８Ｕの方向に、電気角３００〜３６０度の期間には、スイッチング素子６Wpと６Vnが導通してＷ相コイル８ＷからＶ相コイル８Ｖの方向にそれぞれ電流が流れる。
これによって、各コイル８Ｕ、８Ｖ、８Ｗによる回転磁界が発生して回転子を誘導し、モータが所定の方向に回転する。
【００１２】
以下、回転子の位置検出について説明する。
１２０度通電方式によるＰＷＭ駆動制御のセンサレスＤＣモータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の固定子コイルのうちいずれか駆動信号が印加されていない固定子コイルに、図６に示すような誘起電圧Ｖが現れる。この誘起電圧Ｖを基準電圧Ｂと比較して基準電圧Ｂと一致する点（図６の点Ｅ、Ｆ）を検出することにより回転子の位置を検出し、この位置情報に基づいてＰＷＭ駆動信号を生成して所望の回転数にモータを制御するように構成されている（特許文献１）。
【００１３】
以下、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕの波形について、図８（ｇ）に基づいて説明する。
Ｕ相端子７Ｕには、電圧が印加されていない電気角１２０〜１８０度の期間と電気角３００〜３６０度の期間に誘起電圧Ｖｕが現れるが、Ｖ相コイル８ＶとＷ相コイル８Ｗの直列回路に電圧が印加されているので、３つのコイルの中性点１０に櫛歯状の電圧が印加されており、これによりU相端子７Ｕにも図８（ｇ）に示すような櫛歯波形が現れる。
同様に、Ｖ相端子７Ｖには電気角６０〜１２０度の期間と電気角２４０〜３００度の期間に図８（ｈ）に示すように変化する櫛歯波形が現れ、Ｗ相端子７Ｗには電気角０〜６０度の期間と電気角１８０〜２４０度の期間に図８（ｉ）に示すように変化する櫛歯波形が現れる。
【００１４】
次に、回転子の位置検出について、Ｕ相端子７Ｕを例にとって説明する。
回転子の位置検出は、Ｕ相端子７Ｕに駆動電圧が印加されていないときのＵ相コイル８Ｕに現れる誘起電圧Ｖｕによって検出することができるが、ＰＷＭ制御の場合には前述のとおりＵ相端子７Ｕの電圧ＶｕにはＰＷＭ駆動信号に影響された櫛歯状の電圧が現れる。
この櫛歯状の電圧が現れたＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕと基準電圧Ｂを比較して、例えば、図８（ｇ）の電気角３３０〜３６０度の期間に現れるＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕが基準電圧Ｂと一致する点を回転子の位置として検出する。基準電圧Ｂは、例えば抵抗により電源３の電圧を１／２に分圧した電圧が使用される。
【００１５】
図９（ａ）（ｂ）に電気角３３０〜３６０度の期間におけるＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕの部分拡大図を示す。
Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕは、徐々に上昇する櫛歯状の電圧波形となる。
これを利用して回転子の位置を検出するために、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕと基準電圧Ｂとを比較器５Ｕで比較し、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕが基準電圧Ｂと一致した点を検出する。
また、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕには、１５０〜１８０度の期間にも３３０〜３６０度のときとは極性が反対の電圧が現れており、電圧Ｖｕと基準電圧Ｂとを比較器５Ｕで比較し、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕが基準電圧Ｂと一致した点を検出する。
Ｖ相端子７Ｖ及びＷ相端子７Ｗについても、同様の電圧が電気角で１２０度ずつずれて発生し、同様の方法で位置検出が行なわれ、電気角の３６０度の間に位置検出が６回行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭５９−１３９８８３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のＰＷＭ駆動制御のセンサレスＤＣモータでは、図８（ｇ）（ｈ）（ｉ）に示すように、電圧が印加されていない端子にもＰＷＭ駆動信号の影響を受けた櫛歯状の波形が現れており、図９（ａ）に示すように、Ｕ相端子７Ｕの櫛歯状の電圧ＶｕがＵ相コイル８Ｕに現れている期間に基準電圧Ｂと一致したときは正しく位置検出信号を得ることができる。
【００１８】
ところが、Ｕ相端子７Ｕの櫛歯状の電圧ＶｕがＰＷＭ駆動信号の影響を受けて現れていない期間には、図９（ｂ）に破線で示すＵ相コイル８Ｕの誘起電圧Ｖｕが基準電圧Ｂに一致したとき、Ｕ相端子７Ｕの電圧Ｖｕは０であり、その点を検出することができない。
この場合は、次にＰＷＭ制御信号がオンとなった立上りのタイミングでＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕが基準電圧Ｂを超えるので、その超えた点をもって比較器が検出信号を出力する。
このため、Ｕ相端子７Ｕの電圧Ｖｕが基準電圧Ｂを超える点がＰＷＭ駆動信号の影響を受けて現れない期間にあたる場合には、回転子の位置検出に誤差が生じてしまい、乱調、騒音、振動などの原因となるという問題点があった。
【００１９】
本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたもので、モータ固定子の各相の端子の電圧Ｖが基準電圧Ｂを超える点がＰＷＭ制御信号のオフの期間にあたるような場合にも、その点を予測することにより誤差を低減した回転子の位置検出を行ない、乱調、騒音、振動を防止又は低減することができるモータ制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の請求項１は、回転子と複数相のコイルからなる固定子とを有し、前記固定子にＰＷＭ制御による制御電圧を各相のコイルに順次印加して、前記制御電圧が印加されていない非通電相のコイルに誘起される誘起電圧と基準電圧とを比較して一致した時刻を回転子の位置検出時刻とし、この回転子の位置検出時刻に基づいて回転制御を行なうモータの制御装置において、前記非通電相の誘起電圧が現れている期間に前記誘起電圧をサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が前記基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、前記予測時刻を位置検出時刻とすることを特徴とするモータの制御装置である。
【００２１】
本発明の請求項２は、請求項１記載のモータの制御装置において、前記誘起電圧がに現れている期間にサンプリングした複数の検出値を時間的に前半と後半に分け、前半と後半それぞれにおいて前記検出値の平均値を算出し、この２つの平均値に基づいて誘起電圧の傾きを算出するものである。
【００２２】
本発明の請求項３は、請求項１又は２記載のモータの制御装置において、予測時刻に達する時間を予測時間のカウントタイマに設定し、この予測時間のカウントタイマが設定値に達する前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、予測時間のカウントタイマが設定値に達した時刻を位置検出時刻とするものである。
【００２３】
本発明の請求項４は、請求項１、２又は３記載のモータの制御装置において、誘起電圧が現れている期間のサンプリングは、電圧の立上り又は立下り直後のリンギングを回避するために、予め設定された時間待機してからサンプリングを開始するものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、ＰＷＭ制御信号の位置検出ができない誘起電圧が現れていない期間に検出すべき時刻が経過してしまう場合に、その検出すべき時刻の直近で誘起電圧が現れている期間の電圧の傾きに基づいて位置検出時刻を予測して位置検出信号とするので、位置検出の誤差を極めて小さくして検出を行うことができ、乱調、騒音、振動などを防止又は低減することができるという効果を有する。
【００２５】
請求項２の発明によれば、サンプリングしたデータを前半と後半に分けて２つの平均を算出し、これら２つの点に基づいて基準電圧を超える時刻を予測するので、サンプリングに誤差が生じていても平均化して誤差を小さくすることができるという効果を有する。
【００２６】
請求項３の発明によれば、予測時刻をタイマに設定して計時するようにしたので、予測時刻と現在時刻を常に比較する必要がなく、制御装置への負担を軽減することができるという効果を有する。
【００２７】
請求項４の発明によれば、櫛歯状の電圧の立上り又は立下り直後のリンギングにより安定しない電圧を回避して誘起電圧のサンプリングを行なうので、安定した電圧を検出することができ、より正確な位置検出時刻の予測を行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のＰＷＭ制御によるＤＣセンサレスモータの制御回路を示す回路図である。
【図２（ａ）】位置検出の手順を示すフローチャート図である。
【図２（ｂ）】位置検出の予測時間を算出する手順を示すフローチャート図である。
【図３】サンプリングしたデータの処理方法を示す説明図で、（ａ）は前半部分と後半部分を分けることを説明する図、（ｂ）は前半部分と後半部分でそれぞれ平均を計算することを説明する図、（ｃ）は計算された２点から検出位置を予測することを説明する図である。
【図４】従来のＰＷＭ制御によるセンサレスＤＣモータの制御回路を示す回路図である。
【図５】図４のインバータの詳細を示す回路図である。
【図６】従来の回転子の位置検出において、回転子の位置と誘起電圧の関係を示す図である。
【図７】制御装置４からＰＷＭ信号発生器９へ出力されるキャリア波形を示す波形図である。
【図８】ＰＷＭ制御信号と各相の端子に現れる電圧を示す波形図であり、（ａ）はスイッチング素子６Upの駆動信号、（ｂ）はスイッチング素子６Vpの駆動信号、（ｃ）はスイッチング素子６Wpの駆動信号、（ｄ）はスイッチング素子６Unの駆動信号、（ｅ）はスイッチング素子６Vnの駆動信号、（ｆ）はスイッチング素子６Wnの駆動信号、（ｇ）はＵ相の電圧Ｖｕ、（ｈ）はＶ相の電圧Ｖｖ、（ｉ）はＷ相の電圧Ｖｗのそれぞれの波形図である。
【図９】従来の方法により回転子の位置検出を行なう期間の端子に現れる電圧波形の拡大図で、（ａ）は位置検出が正常な場合の波形図、（ｂ）は位置検出が異常な場合の波形図ある。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
回転子と複数相のコイルからなる固定子とを有するセンサレスＤＣモータは、回転子の位置に基づいて前記固定子にＰＷＭ制御による制御電圧を複数相に順次印加して回転制御を行なう。回転子の位置は、制御電圧が印加されていない非通電相のコイルに誘起される誘起電圧と基準電圧とを比較して一致した時刻を回転子の位置検出時刻とし、この回転子の位置検出時刻を制御装置に帰還して前記回転制御を行なう。
ＰＷＭ制御によるモータの場合、ＰＷＭ制御信号の影響により前記誘起電圧にも櫛歯状の影響が現れており、各相の端子に現れる電圧において誘起電圧が現れている期間と正常な誘起電圧が現れていない期間がある。
本発明のモータの制御装置は、前記非通電相の誘起電圧が現れている期間にサンプリングによる誘起電圧の検出を複数回行ない、このサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったときに、前記予測時刻を位置検出時刻として駆動制御する。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
図１は、三相ＤＣセンサレスモータを駆動する本発明の制御装置の回路図である。この回路の基本的な構成については、図４に示す従来の回路と共通であるので共通部分については説明を省略する。
従来の回路と相違するのは、次のとおりである。
各相端子７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが制御装置４に帰還され、また、制御装置４には、サンプリングウェイトタイマ１０、予測時間のカウントタイマ１１、記憶手段１２が備えられている。
【００３１】
以下、検出すべき時刻がＰＷＭ制御信号のオフ期間に到達する場合に検出すべき時刻を予測する工程について、電気角３３０〜３６０度の期間のＵ相端子７Ｕの誘起電圧を例として、図２（ａ）（ｂ）のフローチャートに基づいて説明する。なお、Ｓはステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。
【００３２】
（Ｓ０）位置検出相において、ＰＷＭ信号がオンするタイミングで、位置検出時刻の予測処理を開始する。
（Ｓ１）制御装置４は、位置検出する電気角３３０〜３６０度の期間においてＰＷＭ制御信号がオンするとサンプリングウェイトタイマ１０をスタートする。
（Ｓ２）サンプリングウェイトタイマ１０をスタートした後、予め設定されたカウント値に達するまで、ＰＷＭ制御信号の立上り直後のリンギングで安定しない電圧を取得してしまうことを回避するために待機する。
【００３３】
（Ｓ３）サンプリングウェイトタイマ１０のカウント値が設定値に達すると、制御装置４はサンプリングウェイトタイマ１０をリセットするとともに、ＰＷＭ信号がオフするまでの間、予め定められたサンプリング周期で電圧値を取得する。サンプリング結果は、サンプリング数を示すカウンタ値、電圧値及び時刻が一組とされ制御装置４内の記憶手段１２に記憶される。
【００３４】
（Ｓ４）ＰＷＭ信号のオフを検出する。
（Ｓ５）制御装置４によってカウンタ値が２以上か否かを判定する。カウンタ値が１又は０の場合（Ｎｏ）には、平均値の算出ができないので位置検出予測時刻の算出処理を終了（Ｓ１１）する。
（Ｓ６）カウンタ値が２以上の場合（Ｙｅｓ）には、比較器５Ｕから制御装置４へ位置検出信号が入力されると予測される位置検出の予測時刻の算出が実行される。
【００３５】
この工程Ｓ６のさらに詳細な工程は、図２（ｂ）に示すとおりである。
（Ｓ６１）カウンタ値に基づいてサンプリングデータを前半と後半に２等分する。カウンタ値が奇数であった場合は、前半か後半のいずれかに残りの１つを振り分ける。
（Ｓ６２）カウンタ値と電圧値に基づいて、前半と後半のそれぞれの平均の電圧値を算出する。
（Ｓ６３）カウンタ値と時刻に基づいて、前半と後半のそれぞれの平均の時刻を算出する。
（Ｓ６４）前半の平均電圧値、後半の平均電圧値、前半の平均の時刻及び後半の平均の時刻を用いて、傾き＝（後半の平均電圧−前半の平均電圧）／（後半の平均時刻−前半の平均時刻）を算出する。
（Ｓ６５）ここまでで算出した値を用いて、制御装置４は、位置検出の予測時刻＝後半の平均時刻＋（（基準電圧−後半の平均電圧）／傾き）を算出して終了する。
【００３６】
（Ｓ７）位置検出の予測時刻を算出すると、制御装置４は、電圧検出信号がＰＷＭ信号のオフの時刻から算出された位置検出の予測時刻までの予測時間を、位置検出の予測時刻−ＰＷＭ信号のオフの時刻により算出する。
（Ｓ８）予測時間のカウントタイマ１１を停止し、前回の予測処理によって設定されていた予測時間をクリアする。
（Ｓ９）予測時間のカウントタイマ１１にＳ７で算出した予測時間を設定する。
（Ｓ１０）制御装置４はこの予測時間カウントタイマ１１をスタートさせて、予測処理を終了（Ｓ１１）する。
【００３７】
予測時間カウントタイマ１１の動作中に新たに位相検出相でＰＷＭ制御信号がオンした場合には、再び上述の位置検出予測時刻の算出処理が開始され、前回の予測処理でスタートした予測時間のカウントタイマ１１は、ＰＷＭ制御信号がオンして再度予測処理が開始された後も動作しており、ＰＷＭ制御信号がオフして前記工程Ｓ８で停止してクリアするまで有効となる。
予測時間のカウントタイマ１１の動作中であって、カウント値が設定された予測時間を経過する前に、比較器５Ｕから実際の位置検出信号が入力されると、その位置検出信号を用いてモータの回転制御が行なわれ位置検出処理が終了する。
【００３８】
実際の位置検出信号が比較器５Ｕから制御装置４に入力されず、且つ、新たにＰＷＭ制御信号がオンしないまま、予測時間のカウントタイマ１１のカウント値が設定値と一致した場合に、その一致した時刻を位置検出が行なわれた時刻としてモータの回転制御が行なわれて位置検出処理が終了する。
【００３９】
以上、電気角３３０〜３６０度の期間のＵ相端子７Ｕの誘起電圧から位置検出時刻を予測する例について説明したが、電気角１５０〜１８０度の期間のＵ相端子７Ｕの誘起電圧からも位置検出時刻を予測する。この場合、図８（ｇ）に示すように、Ｕ相端子７Ｕの電圧波形の極性が反対になるので、ＰＷＭ制御信号のオンとオフの関係も反対になる。
さらに、Ｖ相端子８Ｖの電気角９０〜１２０度、２７０〜３００度とＷ相端子８Ｗの電機角２１０〜２４０度、３０〜６０度の期間についても同様に位置検出時刻の予測が行なわれ、電気角３６０度の間に６回位置検出時刻の予測が行なわれる。
これにより正しく検出された位置信号に従って、センサレスＤＣモータが駆動制御され、乱調、騒音、振動を防止又は低減する。
【符号の説明】
【００４０】
１…モータ、２…インバータ、３…直流電源、４…制御装置、５Ｕ、５V、５Ｗ…比較器、６Ｕｐ、６Ｕｎ、６Ｖｐ、６Ｖｎ、６Ｗｐ、６Ｗｎ…スイッチング素子、７Ｕ…Ｕ相端子、７Ｖ…Ｖ相端子、７Ｗ…Ｗ相端子、８Ｕ…Ｕ相コイル、８Ｕ…Ｖ相コイル、８Ｗ…Ｗ相コイル、１０…サンプリングウェイトタイマ、１１…予測時間のカウントタイマ、１２…記憶装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によるセンサレスＤＣモータの制御装置において、回転子の位置検出の安定性を向上させ、位置検出の誤差によって生じる乱調、騒音、振動などを防止又は低減するモータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、ＰＷＭ制御によるセンサレスＤＣモータの駆動回路を示す回路図である。
この図４において、モータ１は、ＰＷＭ駆動信号を生成するインバータ２に接続され、このインバータ２はＰＷＭ制御信号を出力するＰＷＭ信号発生器９に接続されている。
前記ＰＷＭ制御信号発生器９はＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア信号と出力電圧指令信号を出力する制御装置４に接続され、この制御装置４には、モータ１の位置検出信号を得るためのモータ１のＵ相端子７Ｕ、Ｖ相端子７Ｖ、Ｗ相端子７Ｗの電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖと基準電圧Ｂを比較する比較器５U、５Ｖ、５Wの出力が接続されるとともに、直流電源３のプラス側が接続されている。
【０００３】
前記インバータ２は、図５に示すように直流電源３のプラス側とマイナス側の間にそれぞれ一対のスイッチング素子６Upと６Un、６Vpと６Vn、６Wpと６Wnが接続されており、それぞれのスイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Wnのゲート端子に前記ＰＷＭ信号発生器９の対応する出力が接続されている。
【０００４】
前記インバータ２を構成するスイッチング素子６Upと６Unの接続点がモータ１のＵ相端子７Ｕに、スイッチング素子６Vpと６Vnの接続点がモータ１のＶ相端子７Ｖに、スイッチング素子６Wpと６Wnの接続点がモータ１のＷ相端子７Ｗに接続されている。
なお、前記スイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Ｗｎは、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、サイリスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどを含む総称であり、モータの出力や仕様によって適当なものが選択される。
【０００５】
以上のような構成において、モータ１のＵ相端子７Ｕ、Ｖ相端子７Ｖ、Ｗ相端子７Ｗの電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが比較器５Ｕ、５Ｖ、５Ｗによって基準電圧Ｂと比較され、その結果が回転子の位置情報として制御装置４に入力される。
制御装置４は、比較器５Ｕ、５Ｖ、５Ｗからの前記位置情報に基づいて、図７に示すようなＰＷＭ制御信号を生成するための、例えば三角波からなる適当な周期Ｃのキャリア信号及び電圧指令信号をＰＷＭ信号発生器９に出力する。
【０００６】
ＰＷＭ信号発生器９は、モータ１を回転数を制御するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決定する各相毎の電圧指令信号Ｖｃとキャリア信号とを比較し、キャリア信号が電圧指令信号Ｖｃ以上になると立上り、電圧指令信号Ｖｃ以下になると立下る図７に示すような矩形のＰＷＭ制御信号をインバータ２に出力する。
【０００７】
インバータ２は、ＰＷＭ信号発生器９からのＰＷＭ制御信号に従って、スイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Ｗｎをオン・オフ制御して、モータ１のＵ相端子７Ｕ、Ｖ相端子７Ｖ、Ｗ相端子７ＷにＰＷＭ駆動信号を出力してモータ１を回転させる。
【０００８】
以下、モータ１の回転制御について説明する。
スイッチング素子６Upのゲートには、制御装置４からＰＷＭ信号発生器９を介して、図８（ａ）に示す電気角０〜１２０度の期間にＰＷＭ制御信号が与えられ、スイッチング素子６Vpのゲートには、図８（ｂ）に示すように、電気角１２０〜２４０度の期間にＰＷＭ制御信号が与えら、スイッチング素子６Wpのゲートには、図８（ｃ）に示すように、電気角２４０〜３６０度の期間にＰＷＭ制御信号が与えられる。
【０００９】
スイッチング素子６Unのゲートには、図８（ｄ）に示すように、スイッチング素子６Upの電気角１８０度遅れの期間にＰＷＭ制御信号が与えられ、スイッチング素子６Vnのゲートには、図８（ｅ）に示すように、スイッチング素子６Vpの電気角１８０度遅れの期間にＰＷＭ制御信号が与えられ、スイッチング素子６Wnのゲートには、図８（ｆ）に示すように、スイッチング素子６Wpの電気角１８０度遅れの期間にＰＷＭ制御信号が与えられる。
【００１０】
ＰＷＭ制御による１２０度通電方式では、以上のスイッチング素子６Up、６Un、６Vp、６Vn、６Wp、６Wnに与えられるＰＷＭ制御信号は、始まりの電気角０〜３０度と終わりの電気角９０〜１２０度の期間がオン・オフを繰り返す櫛歯状波形で、中間の電気角３０〜９０度の期間は平坦なプラス波形となっており、以下で説明する閉回路を構成する１対のスイッチング素子の一方が櫛歯状波形に、他方が平坦なプラス波形となるように制御されている。
この櫛歯状の波形のデューティ比を変化させて印加電圧を制御して所望の回転数に制御する。
【００１１】
電気角０〜６０度の期間には、スイッチング素子６Upと６Vnが導通して電源３のプラス側→スイッチング素子６Up→Ｕ相コイル８Ｕ→Ｖ相コイル８Ｖ→スイッチング素子６Vn→電源３のマイナス側の閉回路が構成されて電流が流れる。
同様にして、電気角６０〜１２０度の期間には、スイッチング素子６Upと６Wnが導通してＵ相コイル８ＵからＷ相コイル８Ｗの方向に、電気角１２０〜１８０度の期間には、スイッチング素子６Vpと６Wnが導通してＶ相コイル８ＶからＷ相コイル８Ｗの方向に、電気角１８０〜２４０度の期間には、スイッチング素子６Vpと６Unが導通してＶ相コイル８ＶからＵ相コイル８Ｕの方向に、電気角２４０〜３００度の期間には、スイッチング素子６Wpと６Unが導通してＷ相コイル８ＷからＵ相コイル８Ｕの方向に、電気角３００〜３６０度の期間には、スイッチング素子６Wpと６Vnが導通してＷ相コイル８ＷからＶ相コイル８Ｖの方向にそれぞれ電流が流れる。
これによって、各コイル８Ｕ、８Ｖ、８Ｗによる回転磁界が発生して回転子を誘導し、モータが所定の方向に回転する。
【００１２】
以下、回転子の位置検出について説明する。
１２０度通電方式によるＰＷＭ駆動制御のセンサレスＤＣモータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の固定子コイルのうちいずれか駆動信号が印加されていない固定子コイルに、図６に示すような誘起電圧Ｖが現れる。この誘起電圧Ｖを基準電圧Ｂと比較して基準電圧Ｂと一致する点（図６の点Ｅ、Ｆ）を検出することにより回転子の位置を検出し、この位置情報に基づいてＰＷＭ駆動信号を生成して所望の回転数にモータを制御するように構成されている（特許文献１）。
【００１３】
以下、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕの波形について、図８（ｇ）に基づいて説明する。
Ｕ相端子７Ｕには、電圧が印加されていない電気角１２０〜１８０度の期間と電気角３００〜３６０度の期間に誘起電圧Ｖｕが現れるが、Ｖ相コイル８ＶとＷ相コイル８Ｗの直列回路に電圧が印加されているので、３つのコイルの中性点１０に櫛歯状の電圧が印加されており、これによりU相端子７Ｕにも図８（ｇ）に示すような櫛歯波形が現れる。
同様に、Ｖ相端子７Ｖには電気角６０〜１２０度の期間と電気角２４０〜３００度の期間に図８（ｈ）に示すように変化する櫛歯波形が現れ、Ｗ相端子７Ｗには電気角０〜６０度の期間と電気角１８０〜２４０度の期間に図８（ｉ）に示すように変化する櫛歯波形が現れる。
【００１４】
次に、回転子の位置検出について、Ｕ相端子７Ｕを例にとって説明する。
回転子の位置検出は、Ｕ相端子７Ｕに駆動電圧が印加されていないときのＵ相コイル８Ｕに現れる誘起電圧Ｖｕによって検出することができるが、ＰＷＭ制御の場合には前述のとおりＵ相端子７Ｕの電圧ＶｕにはＰＷＭ駆動信号に影響された櫛歯状の電圧が現れる。
この櫛歯状の電圧が現れたＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕと基準電圧Ｂを比較して、例えば、図８（ｇ）の電気角３３０〜３６０度の期間に現れるＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕが基準電圧Ｂと一致する点を回転子の位置として検出する。基準電圧Ｂは、例えば抵抗により電源３の電圧を１／２に分圧した電圧が使用される。
【００１５】
図９（ａ）（ｂ）に電気角３３０〜３６０度の期間におけるＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕの部分拡大図を示す。
Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕは、徐々に上昇する櫛歯状の電圧波形となる。
これを利用して回転子の位置を検出するために、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕと基準電圧Ｂとを比較器５Ｕで比較し、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕが基準電圧Ｂと一致した点を検出する。
また、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕには、１５０〜１８０度の期間にも３３０〜３６０度のときとは極性が反対の電圧が現れており、電圧Ｖｕと基準電圧Ｂとを比較器５Ｕで比較し、Ｕ相端子７Ｕに現れる電圧Ｖｕが基準電圧Ｂと一致した点を検出する。
Ｖ相端子７Ｖ及びＷ相端子７Ｗについても、同様の電圧が電気角で１２０度ずつずれて発生し、同様の方法で位置検出が行なわれ、電気角の３６０度の間に位置検出が６回行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭５９−１３９８８３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のＰＷＭ駆動制御のセンサレスＤＣモータでは、図８（ｇ）（ｈ）（ｉ）に示すように、電圧が印加されていない端子にもＰＷＭ駆動信号の影響を受けた櫛歯状の波形が現れており、図９（ａ）に示すように、Ｕ相端子７Ｕの櫛歯状の電圧ＶｕがＵ相コイル８Ｕに現れている期間に基準電圧Ｂと一致したときは正しく位置検出信号を得ることができる。
【００１８】
ところが、Ｕ相端子７Ｕの櫛歯状の電圧ＶｕがＰＷＭ駆動信号の影響を受けて現れていない期間には、図９（ｂ）に破線で示すＵ相コイル８Ｕの誘起電圧Ｖｕが基準電圧Ｂに一致したとき、Ｕ相端子７Ｕの電圧Ｖｕは０であり、その点を検出することができない。
この場合は、次にＰＷＭ制御信号がオンとなった立上りのタイミングでＵ相端子７Ｕの電圧Ｖｕが基準電圧Ｂを超えるので、その超えた点をもって比較器が検出信号を出力する。
このため、Ｕ相端子７Ｕの電圧Ｖｕが基準電圧Ｂを超える点がＰＷＭ駆動信号の影響を受けて現れない期間にあたる場合には、回転子の位置検出に誤差が生じてしまい、乱調、騒音、振動などの原因となるという問題点があった。
【００１９】
本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたもので、モータ固定子の各相の端子の電圧Ｖが基準電圧Ｂを超える点がＰＷＭ制御信号のオフの期間にあたるような場合にも、その点を予測することにより誤差を低減した回転子の位置検出を行ない、乱調、騒音、振動を防止又は低減することができるモータ制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の請求項１は、回転子と複数相のコイルからなる固定子とを有し、前記固定子にＰＷＭ制御による制御電圧を各相のコイルに順次印加して、前記制御電圧が印加されていない非通電相のコイルに誘起される誘起電圧と基準電圧とを比較して一致した時刻を回転子の位置検出時刻とし、この回転子の位置検出時刻に基づいて回転制御を行なうモータの制御装置において、前記非通電相の誘起電圧が現れている期間に前記誘起電圧をサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が前記基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、前記予測時刻を位置検出時刻とすることを特徴とするモータの制御装置である。
【００２１】
本発明の請求項２は、請求項１記載のモータの制御装置において、前記誘起電圧がに現れている期間にサンプリングした複数の検出値を時間的に前半と後半に分け、前半と後半それぞれにおいて前記検出値の平均値を算出し、この２つの平均値に基づいて誘起電圧の傾きを算出するものである。
【００２２】
本発明の請求項３は、請求項１又は２記載のモータの制御装置において、予測時刻に達する時間を予測時間のカウントタイマに設定し、この予測時間のカウントタイマが設定値に達する前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、予測時間のカウントタイマが設定値に達した時刻を位置検出時刻とするものである。
【００２３】
本発明の請求項４は、請求項１、２又は３記載のモータの制御装置において、誘起電圧が現れている期間のサンプリングは、電圧の立上り又は立下り直後のリンギングを回避するために、予め設定された時間待機してからサンプリングを開始するものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、ＰＷＭ制御信号の位置検出ができない誘起電圧が現れていない期間に検出すべき時刻が経過してしまう場合に、その検出すべき時刻の直近で誘起電圧が現れている期間の電圧の傾きに基づいて位置検出時刻を予測して位置検出信号とするので、位置検出の誤差を極めて小さくして検出を行うことができ、乱調、騒音、振動などを防止又は低減することができるという効果を有する。
【００２５】
請求項２の発明によれば、サンプリングしたデータを前半と後半に分けて２つの平均を算出し、これら２つの点に基づいて基準電圧を超える時刻を予測するので、サンプリングに誤差が生じていても平均化して誤差を小さくすることができるという効果を有する。
【００２６】
請求項３の発明によれば、予測時刻をタイマに設定して計時するようにしたので、予測時刻と現在時刻を常に比較する必要がなく、制御装置への負担を軽減することができるという効果を有する。
【００２７】
請求項４の発明によれば、櫛歯状の電圧の立上り又は立下り直後のリンギングにより安定しない電圧を回避して誘起電圧のサンプリングを行なうので、安定した電圧を検出することができ、より正確な位置検出時刻の予測を行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のＰＷＭ制御によるＤＣセンサレスモータの制御回路を示す回路図である。
【図２（ａ）】位置検出の手順を示すフローチャート図である。
【図２（ｂ）】位置検出の予測時間を算出する手順を示すフローチャート図である。
【図３】サンプリングしたデータの処理方法を示す説明図で、（ａ）は前半部分と後半部分を分けることを説明する図、（ｂ）は前半部分と後半部分でそれぞれ平均を計算することを説明する図、（ｃ）は計算された２点から検出位置を予測することを説明する図である。
【図４】従来のＰＷＭ制御によるセンサレスＤＣモータの制御回路を示す回路図である。
【図５】図４のインバータの詳細を示す回路図である。
【図６】従来の回転子の位置検出において、回転子の位置と誘起電圧の関係を示す図である。
【図７】制御装置４からＰＷＭ信号発生器９へ出力されるキャリア波形を示す波形図である。
【図８】ＰＷＭ制御信号と各相の端子に現れる電圧を示す波形図であり、（ａ）はスイッチング素子６Upの駆動信号、（ｂ）はスイッチング素子６Vpの駆動信号、（ｃ）はスイッチング素子６Wpの駆動信号、（ｄ）はスイッチング素子６Unの駆動信号、（ｅ）はスイッチング素子６Vnの駆動信号、（ｆ）はスイッチング素子６Wnの駆動信号、（ｇ）はＵ相の電圧Ｖｕ、（ｈ）はＶ相の電圧Ｖｖ、（ｉ）はＷ相の電圧Ｖｗのそれぞれの波形図である。
【図９】従来の方法により回転子の位置検出を行なう期間の端子に現れる電圧波形の拡大図で、（ａ）は位置検出が正常な場合の波形図、（ｂ）は位置検出が異常な場合の波形図ある。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
回転子と複数相のコイルからなる固定子とを有するセンサレスＤＣモータは、回転子の位置に基づいて前記固定子にＰＷＭ制御による制御電圧を複数相に順次印加して回転制御を行なう。回転子の位置は、制御電圧が印加されていない非通電相のコイルに誘起される誘起電圧と基準電圧とを比較して一致した時刻を回転子の位置検出時刻とし、この回転子の位置検出時刻を制御装置に帰還して前記回転制御を行なう。
ＰＷＭ制御によるモータの場合、ＰＷＭ制御信号の影響により前記誘起電圧にも櫛歯状の影響が現れており、各相の端子に現れる電圧において誘起電圧が現れている期間と正常な誘起電圧が現れていない期間がある。
本発明のモータの制御装置は、前記非通電相の誘起電圧が現れている期間にサンプリングによる誘起電圧の検出を複数回行ない、このサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったときに、前記予測時刻を位置検出時刻として駆動制御する。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
図１は、三相ＤＣセンサレスモータを駆動する本発明の制御装置の回路図である。この回路の基本的な構成については、図４に示す従来の回路と共通であるので共通部分については説明を省略する。
従来の回路と相違するのは、次のとおりである。
各相端子７Ｕ、７Ｖ、７Ｗの電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが制御装置４に帰還され、また、制御装置４には、サンプリングウェイトタイマ１０、予測時間のカウントタイマ１１、記憶手段１２が備えられている。
【００３１】
以下、検出すべき時刻がＰＷＭ制御信号のオフ期間に到達する場合に検出すべき時刻を予測する工程について、電気角３３０〜３６０度の期間のＵ相端子７Ｕの誘起電圧を例として、図２（ａ）（ｂ）のフローチャートに基づいて説明する。なお、Ｓはステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。
【００３２】
（Ｓ０）位置検出相において、ＰＷＭ信号がオンするタイミングで、位置検出時刻の予測処理を開始する。
（Ｓ１）制御装置４は、位置検出する電気角３３０〜３６０度の期間においてＰＷＭ制御信号がオンするとサンプリングウェイトタイマ１０をスタートする。
（Ｓ２）サンプリングウェイトタイマ１０をスタートした後、予め設定されたカウント値に達するまで、ＰＷＭ制御信号の立上り直後のリンギングで安定しない電圧を取得してしまうことを回避するために待機する。
【００３３】
（Ｓ３）サンプリングウェイトタイマ１０のカウント値が設定値に達すると、制御装置４はサンプリングウェイトタイマ１０をリセットするとともに、ＰＷＭ信号がオフするまでの間、予め定められたサンプリング周期で電圧値を取得する。サンプリング結果は、サンプリング数を示すカウンタ値、電圧値及び時刻が一組とされ制御装置４内の記憶手段１２に記憶される。
【００３４】
（Ｓ４）ＰＷＭ信号のオフを検出する。
（Ｓ５）制御装置４によってカウンタ値が２以上か否かを判定する。カウンタ値が１又は０の場合（Ｎｏ）には、平均値の算出ができないので位置検出予測時刻の算出処理を終了（Ｓ１１）する。
（Ｓ６）カウンタ値が２以上の場合（Ｙｅｓ）には、比較器５Ｕから制御装置４へ位置検出信号が入力されると予測される位置検出の予測時刻の算出が実行される。
【００３５】
この工程Ｓ６のさらに詳細な工程は、図２（ｂ）に示すとおりである。
（Ｓ６１）カウンタ値に基づいてサンプリングデータを前半と後半に２等分する。カウンタ値が奇数であった場合は、前半か後半のいずれかに残りの１つを振り分ける。
（Ｓ６２）カウンタ値と電圧値に基づいて、前半と後半のそれぞれの平均の電圧値を算出する。
（Ｓ６３）カウンタ値と時刻に基づいて、前半と後半のそれぞれの平均の時刻を算出する。
（Ｓ６４）前半の平均電圧値、後半の平均電圧値、前半の平均の時刻及び後半の平均の時刻を用いて、傾き＝（後半の平均電圧−前半の平均電圧）／（後半の平均時刻−前半の平均時刻）を算出する。
（Ｓ６５）ここまでで算出した値を用いて、制御装置４は、位置検出の予測時刻＝後半の平均時刻＋（（基準電圧−後半の平均電圧）／傾き）を算出して終了する。
【００３６】
（Ｓ７）位置検出の予測時刻を算出すると、制御装置４は、電圧検出信号がＰＷＭ信号のオフの時刻から算出された位置検出の予測時刻までの予測時間を、位置検出の予測時刻−ＰＷＭ信号のオフの時刻により算出する。
（Ｓ８）予測時間のカウントタイマ１１を停止し、前回の予測処理によって設定されていた予測時間をクリアする。
（Ｓ９）予測時間のカウントタイマ１１にＳ７で算出した予測時間を設定する。
（Ｓ１０）制御装置４はこの予測時間カウントタイマ１１をスタートさせて、予測処理を終了（Ｓ１１）する。
【００３７】
予測時間カウントタイマ１１の動作中に新たに位相検出相でＰＷＭ制御信号がオンした場合には、再び上述の位置検出予測時刻の算出処理が開始され、前回の予測処理でスタートした予測時間のカウントタイマ１１は、ＰＷＭ制御信号がオンして再度予測処理が開始された後も動作しており、ＰＷＭ制御信号がオフして前記工程Ｓ８で停止してクリアするまで有効となる。
予測時間のカウントタイマ１１の動作中であって、カウント値が設定された予測時間を経過する前に、比較器５Ｕから実際の位置検出信号が入力されると、その位置検出信号を用いてモータの回転制御が行なわれ位置検出処理が終了する。
【００３８】
実際の位置検出信号が比較器５Ｕから制御装置４に入力されず、且つ、新たにＰＷＭ制御信号がオンしないまま、予測時間のカウントタイマ１１のカウント値が設定値と一致した場合に、その一致した時刻を位置検出が行なわれた時刻としてモータの回転制御が行なわれて位置検出処理が終了する。
【００３９】
以上、電気角３３０〜３６０度の期間のＵ相端子７Ｕの誘起電圧から位置検出時刻を予測する例について説明したが、電気角１５０〜１８０度の期間のＵ相端子７Ｕの誘起電圧からも位置検出時刻を予測する。この場合、図８（ｇ）に示すように、Ｕ相端子７Ｕの電圧波形の極性が反対になるので、ＰＷＭ制御信号のオンとオフの関係も反対になる。
さらに、Ｖ相端子８Ｖの電気角９０〜１２０度、２７０〜３００度とＷ相端子８Ｗの電機角２１０〜２４０度、３０〜６０度の期間についても同様に位置検出時刻の予測が行なわれ、電気角３６０度の間に６回位置検出時刻の予測が行なわれる。
これにより正しく検出された位置信号に従って、センサレスＤＣモータが駆動制御され、乱調、騒音、振動を防止又は低減する。
【符号の説明】
【００４０】
１…モータ、２…インバータ、３…直流電源、４…制御装置、５Ｕ、５V、５Ｗ…比較器、６Ｕｐ、６Ｕｎ、６Ｖｐ、６Ｖｎ、６Ｗｐ、６Ｗｎ…スイッチング素子、７Ｕ…Ｕ相端子、７Ｖ…Ｖ相端子、７Ｗ…Ｗ相端子、８Ｕ…Ｕ相コイル、８Ｕ…Ｖ相コイル、８Ｗ…Ｗ相コイル、１０…サンプリングウェイトタイマ、１１…予測時間のカウントタイマ、１２…記憶装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と複数相のコイルからなる固定子とを有し、前記固定子にＰＷＭ制御による制御電圧を各相のコイルに順次印加して、前記制御電圧が印加されていない非通電相のコイルに誘起される誘起電圧と基準電圧とを比較して一致した時刻を回転子の位置検出時刻とし、この回転子の位置検出時刻に基づいて回転制御を行なうモータの制御装置において、
前記非通電相の誘起電圧が現れている期間に前記誘起電圧をサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、
この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が前記基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、
この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、前記予測時刻を位置検出時刻とすることを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記誘起電圧がに現れている期間にサンプリングした複数の検出値を時間的に前半と後半に分け、前半と後半それぞれにおいて前記検出値の平均値を算出し、この２つの平均値に基づいて誘起電圧の傾きを算出することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。
【請求項３】
予測時刻に達する時間を予測時間のカウントタイマに設定し、この予測時間のカウントタイマが設定値に達する前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、予測時間のカウントタイマが設定値に達した時刻を位置検出時刻とすることを特徴とする請求項１又は２記載のモータの制御装置。
【請求項４】
誘起電圧が現れている期間のサンプリングは、電圧の立上り又は立下り直後のリンギングを回避するために、予め設定された時間待機してからサンプリングを開始することを特徴とする請求項１、２又は３記載のモータの制御装置。
【請求項１】
回転子と複数相のコイルからなる固定子とを有し、前記固定子にＰＷＭ制御による制御電圧を各相のコイルに順次印加して、前記制御電圧が印加されていない非通電相のコイルに誘起される誘起電圧と基準電圧とを比較して一致した時刻を回転子の位置検出時刻とし、この回転子の位置検出時刻に基づいて回転制御を行なうモータの制御装置において、
前記非通電相の誘起電圧が現れている期間に前記誘起電圧をサンプリングした複数の検出値に基づいて非通電相の誘起電圧の傾きを算出し、
この算出された傾きに基づいて前記非通電相の誘起電圧が前記基準電圧と一致する時刻を予測して予測時刻とし、
この予測時刻より前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、前記予測時刻を位置検出時刻とすることを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
前記誘起電圧がに現れている期間にサンプリングした複数の検出値を時間的に前半と後半に分け、前半と後半それぞれにおいて前記検出値の平均値を算出し、この２つの平均値に基づいて誘起電圧の傾きを算出することを特徴とする請求項１記載のモータの制御装置。
【請求項３】
予測時刻に達する時間を予測時間のカウントタイマに設定し、この予測時間のカウントタイマが設定値に達する前に実際の位置検出が行なわれなかったとき、予測時間のカウントタイマが設定値に達した時刻を位置検出時刻とすることを特徴とする請求項１又は２記載のモータの制御装置。
【請求項４】
誘起電圧が現れている期間のサンプリングは、電圧の立上り又は立下り直後のリンギングを回避するために、予め設定された時間待機してからサンプリングを開始することを特徴とする請求項１、２又は３記載のモータの制御装置。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９１７２８（Ｐ２０１２−１９１７２８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２１９８（Ｐ２０１１−５２１９８）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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