專利名稱：電動機驅動控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制同 步電動機的驅動的驅動控制電路。
背景技術：
在同步電動機的控制中，檢測轉子位置并根據(jù)檢測出的轉子位置控制電動機驅動 電流很重要。作為同步電動機，公知有IPMSM (內(nèi)置永磁鐵同步電動機)、SPMSM (表面永磁鐵同 步電動機)、PM (永磁鐵)、VR (可變磁阻)、HB (混合型)、BLDCM (無電刷直流電動機)等， 作為檢測這些同步電動機的旋轉位置的方法，公知有利用霍爾元件等各種傳感器的方法、 檢測速度感應電壓(induced voltage)的無傳感器的方法。若考慮成本、空間等，則無傳感器的方法比較出色，針對無傳感器的方法提出了各 種方案。例如，有使用電動機的速度感應電壓的方法，并且公知有根據(jù)電動機定子電壓/電 流和電動機模型公式進行向量運算來推測位置的方法、或者將電動機的驅動線路設為特定 期間的高阻抗狀態(tài)來測量速度感應電壓的方法等。專利文獻1日本特開2007-274760號公報在根據(jù)電動機模型公式進行推測的方法中，必須將直流電阻成分等作為常數(shù)來設 定，因此導致誤差的產(chǎn)生。此外，在設為高阻抗的方法中，需要在檢測期間停止電動機驅動 輸出，電流的連續(xù)性受損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征在于檢測同步電動機穩(wěn)定運行時的線圈電流和此時的施加電壓， 在所述線圈電流或所述施加電壓上相乘預先決定的比例因數(shù)，并計算所述線圈電流成分和 所述施加電壓成分的差分來檢測與所述同步電動機的感應電力相對應的信號，基于對應于 所述感應電力的信號，控制向所述同步電動機施加的電壓。此外，優(yōu)選根據(jù)在所述同步電動機的非運行時檢測出的施加電壓和電動機電流之 比，求出所述比例因數(shù)。此外，優(yōu)選根據(jù)在所述同步電動機的非運行時檢測出的施加電壓和電動機電流之 比、所述同步電動機的定子的電感，求出所述比例因數(shù)。此外，優(yōu)選基于對應于所述感應電力的信號與其微分信號的邏輯運算，獲得與所 述同步電動機的轉數(shù)相對應的頻率的轉速信號。此外，優(yōu)選求出對應于所述感應電力的信號與所述施加電壓的相位差，并基于求 出的相位差控制電動機的驅動。根據(jù)本發(fā)明，無需使線圈置于高阻抗狀態(tài)就能夠檢測穩(wěn)定運行狀態(tài)的感應電流， 因此能夠在維持電動機驅動的連續(xù)性的同時檢測感應電流。



圖1是表示實施方式的整體結構的圖。圖2是表示失步檢測器的結構的圖。圖3是表示失步檢測的動作的圖。圖4是表示轉速檢測器的結構的圖。圖5是表示轉速檢測的動作的圖。圖6是表示相位差檢測的動作的圖。圖7是表示另一實施方式的整體結構的圖。圖8是表示其它實施方式的結構的圖。圖9是表示其它實施方式的結構的圖。圖10是表示H電橋驅動器的結構的圖。圖11是表示又一實施方式的整體結構的圖。圖中10-勵磁定時生成器；12-勵磁振幅生成器；14-ATT電路；16-PWM電路；18_H 電橋驅動器；20-電動機；22、24_線圈；26-轉子；30、80_差動放大器；30a、80a-低通濾波 器；32-偏置量調(diào)整器；36-符號判定部；38-ATTs電路；40-比較調(diào)整器；42-減法器；44-放 大器；46-數(shù)字低通濾波器；48-微分器；50-失步檢測器；52-可變判定閾值部；54-閾值未 滿連續(xù)判定部；60-轉速檢測器；62、64_滯后比較器；66-EX或電路；70、72_過零檢測電路； 74-相位差檢測器。
具體實施例方式以下，基于

本發(fā)明的實施方式。圖1是表示整體結構的圖。在該例中，將步進電機作為驅動對象。將指示檢測比例因數(shù)(scaling factor)As的比例運算指令、指示進行通常的勵磁 的通常勵磁指令提供給勵磁定時生成器10。在由通常勵磁指令指示了通常勵磁的情況下，勵磁定時生成器10基于此時的電 動機驅動指令，生成針對勵磁時刻的信號，并提供給勵磁振幅生成器12。勵磁振幅生成器 12生成適合于此時的電動機驅動的電動機施加電壓指令S0，并在ATT電路14中對該指令 進行振幅調(diào)整之后輸出。另外，在比例運算指令的情況下，為了檢測比例因數(shù)As，從ATT電 路14輸出最佳的施加電壓指令值Vdc。將ATT電路14的輸出提供給P麗電路16，輸出作為來自ATT電路14的輸出且對 應于指令值的占空比的PWM控制信號。將PWM控制信號提供給H電橋驅動器18。H電橋驅動器18由多個晶體管構成，通 過這些晶體管的開關來控制來自電源的電流并產(chǎn)生電動機電流(線圈電流)，并將該電流 提供給電動機20。電動機20是步進電機，具有兩個線圈22、24和轉子26。兩個線圈22、24配置為彼 此以電角度錯開了 90°位置，因此磁場相對于轉子26的方向也針對轉子的中心角彼此以 電角度錯開了 90°。此外，轉子26例如包括永磁鐵，根據(jù)來自兩個線圈22、24的磁場決定 穩(wěn)定的位置。即，通過向針對轉子的轉角配置在錯開了 90°的位置上的兩個線圈提供彼此 的相位相差90°的交流電流，從而通過該電流相位能夠使轉子26移動、旋轉。此外，在特定的電流相位的時刻，通過停止電流相位的變化，能夠在對應于此時的電流相位的位置處停 止轉子，由此，控制電動機200的旋轉。 兩個線圈22、24的電流路徑中配置有電阻Rs，在該電阻的兩端產(chǎn)生對應于流過線 圈22的電流即流過電阻Rs的電流的電壓。將該電阻Rs的兩端電壓輸入給差動放大器30， 在差動放大器30中獲得電阻Rs的兩端電壓。另外，在該例中，在差動放大器30中追加低 通濾波器LPF，通過該低通濾波器消除差動放大器30的輸出中的微細的變動，從而獲得穩(wěn) 定的輸出。另外，由于在差動放大器30中產(chǎn)生偏置量，因此連接有基于偏置量調(diào)整指令對 該偏置量進行偏置量調(diào)整的偏置量調(diào)整器32。例如，在驅動電流為零時，偏置量調(diào)整器32 檢測并存儲差動放大器30的輸出，由此調(diào)整差動放大器30的偏置量。將針對作為差動放大器30的輸出的電動機驅動電流的信號提供給ADC34，并在 ADC34中轉換為數(shù)字信號。ADC34的輸出在進行基于比例運算指令的檢測的情況下是非旋 轉時的直流電動機電流Idc，在旋轉時變?yōu)殡妱訖C電流(線圈電流)Is。將該ADC34的輸出提供給符號判定部36，在符號判定部36中判定符號之后，對流 過電阻Rs的電流的方向進行檢測，并將檢測結果提供給ATTs電路38。ATTs電路38是存 儲比例因數(shù)As且將其相乘在從ATT電路14輸出的Vdc、S0上的電路。進行比例運算時，根 據(jù)As · Vdc = Idc獲得直流電動機電流Idc，在通常勵磁時，獲得As · SO。將ATTs電路38的輸出提供給比較調(diào)整器40。向比較調(diào)整器40提供比例運算指 令，在進行比例運算時，對從ATTs電路38提供的As .Vdc和從ADC34提供的Idc進行比較 之后，更新比例因數(shù)As，并將更新后的As提供給ATTs電路38。將通常勵磁時的ATTs電路38的輸出即As · SO提供給減法器42，并在減法器42 中減去通常勵磁時的ADC34的輸出即Is，且根據(jù)As -SO-Is = Ib來計算出對應于速度感應 電壓的感應電流lb。S卩，SO是電動機施加電壓，通過在SO上相乘比例因數(shù)As，從而檢測沒有感應電流時的 電動機電流成分，因此通過從該成分中減去實際測量出的電動機電流，計算出感應電流lb。在減法器42中獲得的感應電流Ib在放大器(AMP)44中被放大之后，在數(shù)字低通 濾波器(D-LPF) 46中去除高頻噪聲。從勵磁定時生成器10向該數(shù)字低通濾波器46提供采 樣時鐘。勵磁速度是基于指令在勵磁定時生成器10中生成的，通過該勵磁定時生成器10 生成采樣時鐘，從而能夠根據(jù)勵磁速度變更數(shù)字低通濾波器46的截止頻率，并且能夠設定 為適當?shù)闹?。將?shù)字低通濾波器46的輸出提供給微分器(Div)48，從微分器48輸出微分值 Vb'。另外，通過微分器48進行的微分，相位超前90度。將微分器48的輸出提供給失步檢測器50。還從勵磁定時生成器10向該失步檢測 器50提供勵磁速度信息，并且根據(jù)這些信息檢測失步。 此外，將數(shù)字低通濾波器46的輸出即Vb和微分器48的輸出即Vb ‘輸入到轉速檢 測器60，在轉速檢測器60中檢測并輸出針對轉數(shù)的re信號。 并且，將數(shù)字低通濾波器46的輸出即Vb和微分器48的輸出即Vb'分別輸入到 過零檢測電路70、72，檢測各自的過零點，并將其檢測結果輸入到相位差檢測器74。從勵磁 定時生成器10向該相位差檢測器74提供針對彼此相位相差90度的兩個勵磁時刻的信號 Τρ0、Τζ0和計數(shù)時鐘CLK。之后，檢測電動機施加電壓與速度感應電壓成分Vb、Vb'的相位差。[感應電流Ib的計算]這里，說明該感應電流Ib的計算。例如，以dq軸對PM同步電動機按一定轉速旋
轉的恒定狀態(tài)分析動作時，其電壓方程式如下所示。
權利要求
1.一種電動機驅動控制電路，其控制向同步電動機的線圈施加的施加電壓，該電動機 驅動控制電路的特征在于，具備電流檢測器，其檢測所述同步電動機穩(wěn)定運行時的流過所述線圈的線圈電流；電壓檢測器，其檢測所述同步電動機穩(wěn)定運行時的向所述線圈施加的施加電壓；乘法器，其在所述線圈電流或所述施加電壓上相乘預先決定的比例因數(shù)；感應電力檢測器，其計算所述線圈電流的成分和所述施加電壓的成分的差分來檢測與 所述同步電動機的感應電力對應的感應電力信號；和控制器，其基于對應于所述感應電力的信號，控制向所述同步電動機施加的電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅動控制電路，其特征在于，該電動機驅動控制電路還具備比例因數(shù)檢測器，該比例因數(shù)檢測器根據(jù)在所述同步電 動機的非運行時檢測出的施加電壓和電動機電流之比，求出所述比例因數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅動控制電路，其特征在于，該電動機驅動控制電路還具備比例因數(shù)檢測器，該比例因數(shù)檢測器根據(jù)在所述同步 電動機的非運行時檢測出的施加電壓和電動機電流之比、所述同步電動機的定子的電感成 分，求出所述比例因數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅動控制電路，其特征在于，該電動機驅動控制電路還具備轉速信號生成器，該轉速信號生成器基于所述感應電力 信號與其微分信號的邏輯運算，獲得與所述同步電動機的轉數(shù)對應的頻率的轉速信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的電動機驅動控制電路，其特征在于，所述控制器求出所述感應電力信號與所述施加電壓的相位差，并基于求出的相位差來 控制電動機的驅動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動機驅動控制電路。差動放大器(30)檢測同步電動機(20)穩(wěn)定運行時的線圈電流Is。根據(jù)來自ATT電路(14)的輸出等檢測此時的施加電壓S0。利用檢測出的線圈電流Is、此時的施加電壓S0、預先決定的比例因數(shù)As，并根據(jù)Ib＝As·S0-Is求出感應電流Ib?；谇蟪龅母袘娏鱅b控制向電動機施加的電壓。因此，能夠有效地檢測電動機的感應電流。
文檔編號H02P6/08GK102035447SQ20101028347
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權日2009年9月30日
發(fā)明者高井和順 申請人:三洋半導體株式會社, 三洋電機株式會社