电机驱动控制装置及电机驱动控制方法与流程

文档序号:16194786发布日期:2018-12-08 06:02阅读:152来源:国知局
电机驱动控制装置及电机驱动控制方法与流程

本发明涉及一种电机驱动控制装置及电机驱动控制方法。特别地,涉及一种可以进行所谓单传感器驱动的电机驱动控制装置及电机驱动控制方法。

背景技术

在控制电机的驱动的电机驱动控制装置中,有通过所谓单传感器驱动来驱动电机的情况。例如,有仅使用一个用于检测电机的磁极位置的霍尔传感器来驱动电机的情况。

在通过单传感器驱动来驱动电机的情况下,与使用多个传感器的情况不同,不能确定磁极位置。

在下述专利文献1中,记载了仅使用1个转子的磁极位置检测传感器的风扇电机驱动控制装置的构成。在该风扇电机驱动控制装置中,在无刷电机的起动前,基于磁极位置检测传感器的输出信号,执行对逆变电路的正电压侧及负电压侧的任意一方的1个开关元件及任意另一方的2个开关元件进行pwm通电而将转子定位于预定位置的制动控制。

在先技术文献:专利文献1:日本特开2004-140962号公报

此外,在单传感器驱动下,在驱动前外部负荷施加于电机的旋转轴而发生旋转轴逆旋转状态等的异常状态时,会发生问题。

对具体例进行说明。在风扇电机中,存在施加有使风扇逆旋转的负荷而发生强迫风扇电机逆旋转的状态的情况。例如,根据使用环境的不同,存在未被驱动的风扇电机因强力的外风而被强制性地向旋转指示方向的逆方向旋转的情况。而且,在设有多个风扇电机的装置中,存在装置内外部的气压差因驱动中的其他风扇电机的影响而变大,未被驱动的风扇电机被强制性地逆旋转的情况。在这样地逆旋转着的电机起动时,存在以起动时的转矩不能使旋转轴正旋转,而继续照原样被强制性地向逆方向旋转的状态的情况。

在这样地电机处于异常状态时,虽然只要能检测到并使电机的起动停止即可,但以单传感器驱动方式存在不能检测出异常状态的情况。



技术实现要素:

本发明是为了解决这样的问题点而完成的,目的在于提供一种可以高精度地迅速检测电机的异常状态的电机驱动控制装置及电机驱动控制方法。

为了达成上述目的,根据该发明的一个技术方案,一种电机驱动控制装置包括:对电机的多相线圈选择性通电的电机驱动部;通过将基于在内部确定的指令转速所生成的驱动控制信号向电机驱动部输出,控制电机驱动部的动作的控制电路部;和与多相之中任意1相相对应地,将与电机的转子的位置对应地相位发生变化的位置信号输出的位置检测器,控制电路部在开始电机的起动时,根据基于位置信号求出的实际转速确定指令转速,并且在预定期间基于预定判定条件判定电机是否处于异常状态,在判定为电机处于异常状态时,通过将驱动控制信号向电机驱动部输出而进行使电机停止的控制,异常状态包含向与起动成功时的旋转方向逆反的方向旋转的逆旋转状态。

优选地,异常状态包含摆动状态。

优选地,预定判定条件包含电机处于过电流状态。

优选地,控制电路部在从开始电机的起动后到经过了第1预定时间的第1定时之前为止,基于在电机流动的电流与第1电流阈值的比较结果判定电机是否处于过电流状态,从第1定时起基于在电机流动的电流与比第1电流阈值小的第2电流阈值的比较结果判定电机是否处于过电流状态。

优选地,预定期间是从第1定时起到第2定时为止的期间,控制电路部在预定期间基于在电机流动的电流与第2电流阈值的比较结果判定电机是否处于过电流状态。

优选地,控制电路部在预定期间基于在电机流动的电流达到第2电流阈值的次数判定电机是否处于过电流状态。

优选地,控制电路部在第2定时之后,基于在电机流动的电流与比第2电流阈值大的第3电流阈值的比较结果判定电机是否处于过电流状态。

优选地,预定判定条件包含在预定期间实际转速是否小于第1转速阈值。

优选地,控制电路部在开始电机的起动时,在实际转速比第2转速阈值小时,将指令转速确定为向控制电路部输入的输入指令转速,在实际转速为第2转速阈值以上时,将指令转速确定为预先设定的设定转速。

优选地,控制电路部在不判定为电机处于异常状态时,将指令转速确定为向控制电路部输入的输入指令转速而控制电机驱动部。

优选地,控制电路部具有:监视在电机流动的电流而输出电机电流信息的电流监视部;基于位置信号输出实际转速信息的转速监视部;基于电机电流信息和实际转速信息,判定电机是否处于异常状态,输出判定信息的状态判定部;基于判定信息、以及根据实际转速信息所确定的指令转速,生成并输出驱动指令信号的转速控制部;和基于驱动指令信号输出驱动控制信号的电机控制部。

根据该发明的另一技术方案,一种电机驱动控制方法,使用电机驱动控制装置驱动控制电机,电机驱动控制装置包括:对电机的多相线圈选择性通电的电机驱动部;通过将基于在内部确定的指令转速所生成的驱动控制信号向电机驱动部输出,控制电机驱动部的动作的控制电路部;和与多相之中任意1相相对应地,将与电机的转子的位置对应地相位发生变化的位置信号输出的位置检测器,其中,在开始电机的起动时,根据基于位置信号求出的实际转速确定指令转速,在预定期间,基于预定判定条件判定电机是否处于异常状态,在判定为电机处于异常状态时,通过将驱动控制信号向电机驱动部输出而进行使电机停止的控制,异常状态包含向与起动成功时的旋转方向逆反的方向旋转的逆旋转状态。

发明的效果:根据该发明,可以提供可以高精度地迅速检测电机的异常状态的电机驱动控制装置及电机驱动控制方法。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的电机驱动控制装置的构成的图。

图2是说明同步电机的起动时进行的控制电路部的动作的流程图。

图3是对从第1定时到第2定时的期间是否满足预定判定条件的判断步骤进行说明的流程图。

图4是对确定指令转速的处理进行说明的流程图。

图5是对指令转速确定处理进行说明的流程图。

图6是示出同步电机的起动时的第1动作例的时间图。

图7是示出同步电机的起动时的第2动作例的时间图。

图8是示出同步电机的起动时的第3动作例的时间图。

图9是示出同步电机的起动时的第4动作例的时间图。

图10是示出同步电机的起动时的第5动作例的时间图。

附图标记的说明

1:电机驱动控制装置;2:逆变电路;3:控制电路部;4:预驱动电路;5:位置检测器;9:电机驱动部;10:同步电机;31:转速监视部;32:电流监视部;33:转速控制部;34:状态判定部;35:电机控制部;lu:u相线圈;lv:v相线圈;lw:w相线圈;c1:驱动控制信号;q1、q3、q5:高侧开关元件;q2、q4、q6:低侧开关元件;s1:实际转速信息;s2:电机电流信息;s3:状态信息;s4:计时信息;s5:判定信息;sc:驱动指令信号;ss:输入指令转速;t1:第1定时;t2:第2定时

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式的电机驱动控制装置进行说明。

[实施方式]

图1是示出本发明的一个实施方式的电机驱动控制装置1的构成的图。

如图1所示,电机驱动控制装置1具有控制电路部3、位置检测器5和电机驱动部9。电机驱动控制装置1对同步电机(电机的一个例子)10供给驱动电力,驱动同步电机10。而且本实施方式中的同步电机10是具有u相、v相、w相线圈lu、lv、lw的3相电机。

位置检测器5与同步电机10的多个相之中任意1相相对应地,输出相位根据同步电机10的转子的位置变化的位置信号。具体地,位置检测器5例如是霍尔元件、霍尔ic等的磁传感器,输出霍尔信号作为位置信号。从位置检测器5输出的位置信号输入控制电路部3。位置检测器5在同步电机10的1个部位检测转子的位置,输出位置信号。例如,对于u相线圈lu设置一个位置检测器5。在转子旋转1圈期间,位置信号在转子通过预定位置时(在转子到达第1旋转位置时)从低变成高(上升;上升沿),在转子通过此外的预定位置时(在转子到达第2旋转位置时)从高返回低(下降;下降沿)。位置信号是相应于转子的旋转周期性地变高、低的信号。位置检测器5与同步电机10的u相、v相、w相的任意1相对应。即,第1旋转位置和第2旋转位置是与同步电机10的任意1相相对应的位置。位置信号是相位按照转子的位置,即按照同步电机10的任意1相与转子的位置关系变化的信号。而且作为位置信号,可使周期性地反复高、低的信号直接从位置检测器5输出,也可以使从位置检测器5输出的模拟的位置信号输入控制电路部3后,再变换为周期性地变高、低的信号(以下的说明中,将这样地模拟的位置信号变换后的信号也称为位置信号)。

在本实施方式中,仅设1个位置检测器5。即,将同步电机10之中仅在1部位检测出的位置信号输入控制电路部3。而且,也可设置与多个相的各自相对应的多个位置检测器5,将仅从其中1个部位的位置检测器5输出的位置信号输入控制电路部3使用。即,在本实施方式中,从1个位置检测器5输出的位置信号输入控制电路部3。电机驱动控制装置1以仅使用1个用于检测转子的位置的位置检测器5的单传感器方式驱动同步电机10。

电机驱动部9对同步电机10的多个相线圈lu、lv、lw选择性通电。电机驱动部9具有逆变电路2和预驱动电路4。从控制电路部3输出的驱动控制信号c1输入电机驱动部9。

逆变电路2基于从预驱动电路4输出的6种驱动信号r1-r6对同步电机10的3相线圈lu、lv、lw选择性通电,控制同步电机10的旋转。

在本实施方式中,逆变电路2具备用于向同步电机10的线圈lu、lv、lw的各自供给驱动电流的6个开关元件q1-q6。开关元件q1、q3、q5是配置于直流电源vcc的正极侧的由p沟道的mosfet(metal-oxide-semiconductorfieldeffecttransistor)构成的高侧开关元件。开关元件q2、q4、q6是配置于直流电源vcc的负极侧由n沟道的mosfet构成的低侧开关元件。在开关元件q1、q2的组合、开关元件q3、q4的组合及开关元件q5、q6的组合的各自中,2个开关元件串联连接。然后,该3组的串联电路并联连接,构成桥电路。开关元件q1、q2的连接点与u相线圈lu连接,开关元件q3、q4的连接点与v相线圈lv连接,开关元件q5、q6的连接点与w相线圈lw连接。

预驱动电路4具备与逆变电路2的6个开关元件q1-q6的各自的栅极端子连接的多个输出端子。从各输出端子输出驱动信号r1-r6,控制开关元件q1-q6的接通/断开动作。从控制电路部3输出的驱动控制信号c1输入预驱动电路4。预驱动电路4通过基于驱动控制信号c1输出驱动信号r1-r6,使逆变电路2动作。即,逆变电路2基于驱动控制信号c1,对同步电机10的各相线圈lu、lv、lw选择性通电。

控制电路部3通过向电机驱动部9输出基于如后所述在内部确定的指令转速生成的驱动控制信号c1,控制电机驱动部9的动作。控制电路部3通过向电机驱动部9输出驱动控制信号c1,以预定的顺序切换多个相线圈lu、lv、lw的通电相。控制电路部3可以使用例如dsp(digitalsignalprocessor)、fpga(fieldprogrammablegatearray)、个人电脑等的可编程装置构成,但不限于此。具体如后所述,控制电路部3进行如下控制,在开始同步电机10的起动时,按照基于位置信号求出的实际转速确定指令转速,并且在预定期间中,基于预定判定条件判定同步电机10是否处于异常状态,在判定同步电机10处于异常状态时,通过将驱动控制信号c1向电机驱动部9输出使同步电机10停止。

控制电路部3具有转速监视部31、电流监视部32、转速控制部33、状态判定部34和电机控制部35。

从位置检测器5输出的位置信号输入转速监视部31。转速监视部31基于位置信号输出实际转速信息s1。实际转速信息s1表示与同步电机10的实际的转速相对应的实际转速。

电流监视部32监视在同步电机10流动的电流并输出电机电流信息s2。电机电流信息s2表示在同步电机10的线圈lu、lv、lw流动的线圈电流的大小。

转速控制部33基于判定信息s5、实际转速信息s1,生成并输出驱动指令信号sc。实际转速信息s1输入转速控制部33。而且,电机电流信息s2输入转速控制部33。而且,输入指令转速ss从外部输入转速控制部33。转速控制部33向状态判定部34输出关于同步电机10的状态信息s3。状态信息s3例如包含实际转速信息s1、电机电流信息s2、驱动指令信号sc。从状态判定部34输出的计时信息s4和判定信息s5输入转速控制部33。

状态判定部34基于状态信息s3,判定同步电机10是否处于异常状态,输出判定信息s5。从转速控制部33输出的状态信息s3输入状态判定部34。在状态判定部34设定有:用于判定过电流状态的过电流阈值(第1电流阈值、第2电流阈值、第3电流阈值),用于对转速进行判定的转速阈值(第1转速阈值、第2转速阈值)等。状态判定部34例如可通过对时钟信号等计数进行计时。状态判定部34如后所述判定同步电机10是否处于异常状态。然后,输出与判定结果相对应的判定信息s5、计时信息s4。

电机控制部35基于驱动指令信号sc输出驱动控制信号c1。即,电机控制部35基于驱动指令信号sc生成驱动控制信号c1,将生成的驱动控制信号c1向电机驱动部9的预驱动电路4输出。

接着,对电机驱动控制装置1的动作进行说明。在同步电机10的起动时,电机驱动控制装置1大致在进行通电定时调整后,进行单传感器驱动向通常驱动过渡。

电机驱动控制装置1在同步电机10的起动时,进行同步电机10的强制换流。在该同步电机10的起动时,电机驱动控制装置1进行通电定时调整。即,控制电路部3在同步电机10的起动时,通过基于位置信号调整通电相,使位置信号的相位的变化定时与通电相适配。即,控制电路部3获取同步电机10的转子的旋转与各通电相的通电定时的同步。然后,电机驱动控制装置1进行单传感器驱动(基于单传感器方式的同步电机10的通常驱动)。即,控制电路部3按照位置信号的周期输出驱动控制信号c1(开始通常驱动)。由此,控制电路部3按预定的顺序切换由电机驱动部9通电的线圈lu、lv、lw的通电相。

在此,在本实施方式中,控制电路部3在开始同步电机10的起动时,如后所述,进行按照基于位置信号求出的实际转速确定指令转速的处理。而且,控制电路部3进行基于预定判定条件判定同步电机10是否处于异常状态的处理。控制电路部3在判定同步电机10处于异常状态时,进行通过向电机驱动部9输出驱动控制信号c1而使同步电机10停止的控制。

而且在本实施方式中,异常状态包含转子向与同步电机10的起动成功时的旋转方向逆反的方向旋转的逆旋转状态。

而且,异常状态也可以设为包含同步电机10处于摆动(振荡)状态的状态。摆动状态是指在存在用于驱动电机的驱动指令的情况下,电机的转子维持不向特定的旋转位置之前方旋转,而是在特定的旋转位置与其跟前的位置之间反复进行往复旋转动作,不能到达电机完全停止的状态。例如,在通过电机使风扇等的被驱动体旋转的情况下,被驱动体沿顺时针方向旋转而来到特定的旋转位置时碰到障碍物等,由于其反作用而稍微逆旋转,再次由电机的驱动力沿顺时针方向旋转直到碰到障碍物等而如此重复的情况,就成为摆动状态。

即,在本实施方式中,控制电路部3基于预定判定条件,判定同步电机10是否处于摆动状态或逆旋转状态。在同步电机10判定为处于摆动状态或逆旋转状态时,控制电路部3使同步电机10停止。通过转速控制部33输出用于进行通电停止指令的驱动指令信号sc,电机控制部35向电机驱动部9输出驱动控制信号c1。而且本实施方式中,异常状态至少包含转子的逆旋转状态,是否包含摆动状态作为检测对象不作特别限定。

在本实施方式中,预定判定条件包含与在同步电机10流动的电流的大小相关的条件。具体地,预定判定条件包含同步电机10是否处于过电流状态。

而且,预定判定条件包含与预定期间中实际转速的大小相关的条件。具体地,预定判定条件包含预定期间中实际转速是否小于第1转速阈值。预定期间是例如从第1定时t1(从开始同步电机10的起动后经过了第1预定时间的定时)到第2定时t2(从开始同步电机10的起动后经过第1预定时间,进而经过了第2预定时间的定时)为止的期间。即,预定判定条件包含从第1定时t1到第2定时t2实际转速是否小于第1转速阈值。

在控制电路部3中,状态判定部34对于从第1定时t1到第2定时t2为止的期间(预定期间的一例),在同步电机10处于过电流状态且同步电机10的实际转速小于预定值(小于第1转速阈值)时,判定为同步电机10处于异常状态。即,控制电路部3在预定期间中同步电机10处于过电流状态且同步电机10的实际转速小于预定值时,判定满足预定判定条件(预定的停止条件成立)。控制电路部3在如此同步电机10处于过电流状态且同步电机10的实际转速小于预定值时,进行停止同步电机10的控制。

同步电机10是否处于过电流状态如以下那样判定。控制电路部3在从开始同步电机10的起动到第1定时t1之前为止,基于在同步电机10流动的电流和第1电流阈值的比较结果判定同步电机10是否处于过电流状态。而且,控制电路部3从第1定时t1起基于在同步电机10流动的电流与比第1电流阈值小的第2电流阈值的比较结果判定同步电机10是否处于过电流状态。在该情况下,具体地,控制电路部3从第1定时t1到第2定时t2为止,基于在同步电机10流动的电流与第2电流阈值的比较结果判定同步电机10是否处于过电流状态。控制电路部3在第2定时t2之后基于在同步电机10流动的电流与比第2电流阈值大的第3电流阈值的比较结果判定同步电机10是否处于过电流状态。该判定例如由状态判定部34进行。

在本实施方式中,在从第1定时t1到第2定时t2为止的期间,状态判定部34在在同步电机10中流动的电流达到第2电流阈值的次数比预定次数多时,判定同步电机10处于过电流状态。状态判定部34由过电流计数器对在同步电机10流动的电流达到第2电流阈值的次数进行计数,进行上述的判定。换言之,在从第1定时t1到第2定时t2为止的期间中,状态判定部34即使当在同步电机10中流动的电流达到了第2电流阈值时,也并不一定判定为过电流状态。

图2是说明在同步电机10的起动时进行的控制电路部3的动作的流程图。

如图2所示,在控制电路部3中,状态判定部34若开始同步电机10的起动则在步骤s11中开始用于进行第1定时t1的计时的计数。

在步骤s12中,状态判定部34判断从开始计数后是否经过了第1预定时间。即,判断在开始同步电机10的起动后是否经过了第1预定时间(第1定时t1是否到来)。在经过了第1预定时间的情况下(是),向步骤s13进行。在未经过第1预定时间的情况下(否),按一定周期反复步骤s12的动作。

而且在第1定时t1到来之前,在同步电机10流动的电流达到了第1电流阈值的情况下,状态判定部34判定同步电机10处于过电流状态。在该情况下,状态判定部34判定同步电机10处于异常状态。由此,由控制电路部3进行使向同步电机10的通电停止的控制。

在步骤s13中,状态判定部34进行用于在从第1定时t1到第2定时t2为止的期间(预定期间)中进行过电流状态的判定的过电流阈值的设定。即,在本实施方式中,将过电流阈值从第1电流阈值变更为比第1电流阈值低的第2电流阈值。

在步骤s14中,状态判定部34开始用于进行第2定时t2的计时的计数。

在步骤s15中,状态判定部34判断在同步电机10流动的电流是否达到第2电流阈值。在电流达到了第2电流阈值的情况下,向步骤s16进行,在未达到的情况下向步骤s17进行。

在步骤s16中,状态判定部34使过电流计数器增加(过电流计数累加(カウンタアップ))。而且此时,控制电路部3使向电机的通电暂时停止。

在步骤s17中,状态判定部34判断从计时计数开始后是否经过了第2预定时间。即,判断是否在从开始同步电机10的起动后经过了第1所定时间、又进而经过了第2预定时间(第2定时t2是否到来)。在经过了第2预定时间的情况下(是),向步骤s18进行。在未经过第2预定时间的情况下(否),进行向电机的通电而进行从步骤s15起的处理。从步骤s15起的处理例如按一定周期(例如2毫秒)进行即可。

在步骤s18中,状态判定部34设定第2定时t2之后的过电流阈值(第3电流阈值)。第3电流阈值作为假定同步电机10处于稳定驱动状态的过电流阈值,设定为比第2电流阈值大的值。而且在本实施方式中第3电流阈值作为具体例变更为与之前的第1电流阈值相同的值(参照图6及以后的图)。但是,第3电流阈值并不一定要与第1电流阈值相同。而且步骤s18的处理不限于该顺序,也可在步骤s20、s21之后进行。

在步骤s19中,状态判定部34如后所述,对从第1定时t1到第2定时t2为止的期间,判断是否满足预定判定条件,即预定的停止条件是否成立。在判定条件成立了时,从状态判定部34输出与判定结果相对应的判定信息s5,向步骤s20进行。另一方面,在判定条件不成立时,输出关于该情况的判定信息s5,向步骤s21进行。

在步骤s20中,向转速控制部33输入从状态判定部34输出的、与判定条件成立相对应的判定信息s5。于是,转速控制部33以使向同步电机10的通电停止的方式输出驱动指令信号sc。由此,驱动控制信号c1从电机控制部35输出,同步电机10的驱动被停止。

在步骤s21中,转速控制部33以进行向同步电机10的通电的方式,基于如后所述确定的指令转速和实际转速,输出驱动指令信号sc。

而且在进行步骤s21的动作,之后继续进行同步电机10的驱动时,在同步电机10流动的电流达到了第3电流阈值(在本实施方式中,与第1电流阈值相同的值)的情况下,状态判定部34判定同步电机10处于过电流状态。

图3是说明对从第1定时t1到第2定时t2为止的期间是否满足预定判定条件进行判断的程序的流程图。

在步骤s31中,状态判定部34判断过电流计数器是否为预定值(例如1以上的整数)以上。若过电流计数器为预定值以上,向步骤s32进行。

在步骤s32中,状态判定部34判断实际转速是否小于预定的第1转速阈值。若实际转速小于第1转速阈值,向步骤s33进行。

在步骤s33中,状态判定部34判定判定条件成立。即,状态判定部34判定同步电机10处于异常状态。

另一方面,在步骤s31中过电流计数器不为预定值以上时(否),或者在步骤s32中转速不小于第1转速时(否),在步骤s34中,状态判定部34判断判定条件不成立。即,状态判定部34判定同步电机10不处于异常状态。

通过这样地对从第1定时t1到第2定时t2为止的期间是否满足判定条件的判断用状态判定部34进行,如图2的步骤s19那样进行判定。

在本实施方式中,转速控制部33如以下那样,根据基于位置信号求出的实际转速,进行确定指令转速的处理。即,控制电路部3在开始同步电机10的起动时,在同步电机10的实际转速比第2转速阈值小时,将指令转速确定为向控制电路部3输入的输入指令转速。此外,在同步电机10的实际转速为第2转速阈值以上时,将指令转速确定为预定的设定转速。在本实施方式中,预定的设定转速与第2转速阈值相同,但不限于此。

图4是对确定指令转速的处理进行说明的流程图。

如图4所示,在开始同步电机10的起动时,在步骤s41中,转速控制部33进行指令转速确定处理。由此,指令转速被维持在设定转速以上。

图5是对指令转速确定处理进行说明的流程图。

如图5所示,在步骤s51中,转速控制部33判断同步电机10的实际转速是否为第2转速阈值(在本实施方式中,设定转速)以上。

在步骤s51中实际转速为设定转速以上时(是),在步骤s52中,转速控制部33将指令转速确定为向控制电路部3输入的输入指令转速ss。

另一方面,在步骤s51中实际转速不为设定转速以上时(否),在步骤s53中,转速控制部33将指令转速确定为预定的设定转速。

通过这样地进行指令转速确定处理,指令转速被维持在设定转速以上。

返回图4,在步骤s42中,如后所述,转速控制部33基于从状态判定部34输出的计时信息s4,判断第2定时t2是否到来。在第2定时t2未到来时(否),进行步骤s41的处理。在第2定时t2到来时(是),进行步骤s43的处理。

在步骤s43中,转速控制部33将指令转速确定为向控制电路部3输入的输入指令转速ss。即,控制电路部3在不判定在第2定时t2同步电机10处于异常状态时,之后将指令转速确定为要向控制电路部3输入的输入指令转速ss,控制电机驱动部9。

图6是示出同步电机10的起动时的第1动作例的时间图。

在图6及以后的图中,从上边起,示出过电流阈值、电机电流、指令转速、实际转速的各自的推移。时刻t0是开始同步电机10的起动时。时刻t1是第1定时t1,即,从时刻t0起经过了第1预定时间的时刻。时刻t2即第2定时t2,即,从时刻t1起经过了第2预定时间的时刻。在本实施方式中,第1预定时间例如为1秒,第2所定时间例如为3秒。第1预定时间、第2预定时间不限于此,可以适当地设定。

在图6及以后的图所示的动作例中,第1电流阈值例如为4安培,第2电流阈值例如为2安培。第1电流阈值设定为不存在同步电机10的绕组及其周围的部件等过热而同步电机10发生破损那样的值。而且,如前所述,在本实施方式中,第3电流阈值设为与第1电流阈值相同的值。第1转速阈值例如为14000rpm(转/分)。第2转速阈值例如为20000rpm。输入指令转速ss例如为10000rpm。设定转速例如为20000rpm。

而且第1-3电流阈值、设定转速不限于这些值,可适当地设定。例如,为了可以准确地判定从第1定时t1到第2定时t2为止的期间中是否处于异常状态,可将设定转速设定为不过低的值,而且,第2电流阈值可设定为在异常时易于判定为过电流的值。

图6所示的第1动作例是虽然起动时的实际转速小于第1转速阈值,但不判定为异常状态的情况下的例子。若时刻t0开始起动,因为输入指令转速ss小于设定转速,所以将指令转速确定为设定转速。以在确定的指令转速旋转的方式,同步电机10被通电,同步电机10进行加速。在时刻t1,过电流阈值从第1电流阈值向第2电流阈值下降,判断电机电流是否到达第2电流阈值。在到达时刻t2时,过电流阈值从第2电流阈值返回第1电流阈值(第3电流阈值的一例)。在时刻t2,由状态判定部34判断是否满足预定判定条件。在该情况下,在从时刻t1起到时刻t2为止的期间(从第1定时t1到第2定时t2为止的期间),实际转速未到达第1转速阈值,过电流也未发生。因此,判断为判定条件不成立,不判定为异常状态。因此,在时刻t2以后将指令转速确定为输入指令转速ss,同步电机10被驱动。

图7是示出同步电机10的起动时的第2动作例的时间图。

第2动作例是在起动时从第1定时t1到第2定时t2为止的期间过电流发生,但不判定为异常状态的情况的例子。如图7所示,若在时刻t0开始起动,则和第1动作例同样地,同步电机10被通电,同步电机10进行加速。在时刻t1,过电流阈值从第1电流阈值向第2电流阈值下降,判断电机电流是否到达第2电流阈值。在第2动作例中,在时刻t2到来之前,电机电流达到第2电流阈值,过电流计数器增加。在时刻t2到来之前,每当电机电流达到第2电流阈值时,电机电流的通电被暂时停止,在电机电流下降若干后再度通电如此反复。每当电机电流达到第2电流阈值时,过电流计数器增加。在到达时刻t2时,过电流阈值从第2电流阈值返回第1电流阈值(第3电流阈值的一例)。在时刻t2,通过状态判定部34判断是否满足预定判定条件。在该情况下,在从时刻t1起到时刻t2为止的期间,实际转速到达第1转速阈值,并超过第1转速阈值。因此,即使在判定处于过电流状态的情况下,也判断为判定条件不成立,不判定为处于异常状态。因此,在时刻t2以后将指令转速确定为输入指令转速ss,同步电机10被驱动。

图8是示出同步电机10的起动时的第3动作例的时间图。

第3动作例是在起动时从第1定时t1到第2定时t2为止的期间,未发生过电流,而且,实际转速达到第1转速阈值,不判定为异常状态的情况的例子。如图8所示,在时刻t0开始起动时,与第1动作例同样地,同步电机10被通电,同步电机10进行加速。在时刻t1,过电流阈值从第1电流阈值向第2电流阈值下降,判断电机电流是否达到第2电流阈值。在时刻t2,过电流阈值从第2电流阈值返回第1电流阈值(第3电流阈值的一例)。在时刻t2,通过状态判定部34判断是否满足预定判定条件。在该情况下,在从时刻t1起时刻t2为止的期间,过电流未发生。而且,在从时刻t1起到时刻t2为止的期间,实际转速到达第1转速阈值,并超过第1转速阈值。因此,判断为判定条件不成立,不判定为处于异常状态。因此在时刻t2以后将指令转速确定为输入指令转速ss,同步电机10被驱动。

图9是示出同步电机10的起动时的第4动作例的时间图。

第4动作例是起动时从第1定时t1到第2定时t2为止的期间,过电流发生预定次数以上,并且,实际转速未达到第1转速阈值,判定为处于异常状态的情况的例子。如图9所示,若在时刻t0开始起动,和第1动作例同样地,同步电机10被通电,同步电机10进行加速。在时刻t1,过电流阈值从第1电流阈值向第2电流阈值下降,判断电机电流是否达到第2电流阈值。在第4动作例中,和第2动作例同样地,在时刻t2到来之前,电机电流达到第2电流阈值,每当电机电流达到第2电流阈值时,过电流计数器增加。在到达时刻t2时,过电流阈值从第2电流阈值返回第1电流阈值(第3电流阈值的一例)。在时刻t2,通过状态判定部34判断是否满足预定判定条件。在该情况下,在从时刻t1起到时刻t2为止的期间,过电流发生预定次数以上,判定处于过电流状态。而且,在从时刻t1起到时刻t2为止的期间,实际转速未达到第1转速阈值。因此,判断为判定条件成立,判定处于异常状态。因此在时刻t2以后不进行通电,电机电流成为零。同步电机10減速,之后停止。

如以上说明地,在本实施方式中,在同步电机10的起动时,可以高精度地检测出包含逆旋转状态及摆动状态的异常状态。

在从第1定时t1到第2定时t2为止的用于判定过电流状态的期间中,过电流阈值从通常的第1电流阈值变更为比其低的第2电流阈值。因此可以可靠地检测出起因于不同于通常的异常状态的过电流状态的发生。

在判定异常状态期间开始的第1定时t1之前,设定第1预定期间。第1预定期间设定为即使紧接在向同步电机10的通电开始后存在电流变动(过冲(オーバーシュート)等)在该期间内电流变动也收敛。因此,即使紧接在向同步电机10的通电开始后存在电流变动,在从第1定时t1到第2定时t2为止的异常状态的判定期间也不受其影响,能以稳定状态正确地判定是否处于异常状态。

因为在第2预定时间即从第1定时t1到第2定时t2为止的期间(预定期间的一例)内达到第1电流阈值的次数成为预定次数以上的情况下判定为过电流状态,所以不易受到噪声、暂时干扰等的影响,以高判定精度进行异常状态的判定。

因为用于判定是否处于异常状态的预定判定条件中,包含实际转速是否小于第1转速阈值,可以提高判定的精度。例如在同步电机10起动开始时在逆旋转的情况下,由于实际转速不会变为第1转速阈值以上,可以将其判定为异常状态。而且,在摆动状态时,容易判定为过电流状态,并且,实际转速不上升而不会变为第1转速阈值以上,可以将其判定为异常状态。

由于不必再为了判断同步电机10在正转还是在反转监视线圈电压,所以没有必要再追加为此目的的电路。因此可以实现电机驱动控制装置1、同步电机10的小型化,减少部件数目。

在本实施方式中,在开始起动时实际转速为第2转速阈值以上时,指令转速设定为第2转速阈值以上的较高的设定转速。因此,在同步电机10逆旋转时使其旋转的情况下,负荷变得比通常大,有较大的电流流动。因此,特别是在预定期间,即从第1定时t1到第2定时t2为止的期间中,容易判定为过电流状态,可以容易而且迅速地检测出处于异常状态。在同步电机10开始起动时正旋转着的情况下负荷变小,所以不施加过电流制限。

[其它]

电机驱动控制装置不限于上述的实施方式、以及其变形例所示的那样的电路构成。可以适用与本发明的目的适配地构成的各种电路构成。

图10是示出同步电机10的起动时的第5动作例的时间图。

而且,在指令转速确定处理中,也可总是将指令转速确定为输入指令转速ss。在该情况下,在输入指令转速ss较高时(本例中,25000rpm),也可将指令转速不特意变更为设定转速,而是确定为输入指令转速。如图10所示,在该情况下,在从时刻t1起到时刻t2为止的期间,实际转速未达到第1转速阈值,在也没判定为处于过电流状态时,不判定为处于异常状态。因此在时刻t2以后,将指令转速确定为输入指令转速ss,同步电机10被驱动。

而且,作为其他的变形例,也可在第2预定期间中(在第2定时t2到来为止的期间)中,在过电流的发生被预定次数地计数、过电流状态成立的时刻,进行是否处于异常状态的判定。此时,也可与在第2定时t2到来之后进行判定的情况相比将第1转速阈值设为较低的转速,判定在该时刻的实际转速是否为第1转速阈值以上。

而且,对配置位置检测器的相不作限定。由本实施方式的电机驱动控制装置驱动的电机不限定于3相的无刷电机,也可以是具有2相以上的多相线圈的各种电机。而且,也可将例如通过fg传感器等检测电机的转速的电机等设为本实施方式的电机驱动控制装置的驱动控制对象。

也可仅将电机处于过电流状态作为预定判定条件,来判定是否处于异常状态。而且,也可以增加其他的条件。

也可将过电流发生次数的累加计数和累减计数组合来判定是否处于过电流状态。

上述的流程图等表示用于对动作进行说明的一例,但并不限定于此。流程图的各图所示的步骤为具体例,但并不限定于该流程,例如,也可以变更各步骤的顺序或在各步骤间插入其他的处理,也可以将处理并行化。

上述的实施方式中的处理的一部分或全部可以通过软件进进行,也可以使用硬件电路进行。例如,控制电路部并不限定于微机。控制电路部的内部的构成也可以通过软件处理至少一部分。

上述实施方式应该被认为所有的方面都是例示性的而非制限性的。本发明的范围通过权利要求而不是上述的说明来表示,意图包含与权利要求等同的含义以及范围内的所有的变更。

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