電動機控制裝置以及電動機控制方法

電動機控制裝置以及電動機控制方法
【專利摘要】本電動機控制裝置具有針對具備卷繞有3相的繞組的定子的電動機檢測流過繞組的電流的電動機電流檢測部，該電動機控制裝置對電動機的動作進行控制。本電動機控制裝置具備：數字控制部，其輸出PWM開關動作信號；電力轉換部，其向繞組施加基于PWM開關動作信號的驅動電壓；電動機電流檢測部，其將流過繞組的電流轉換為模擬電壓；ΔΣ型模擬數字轉換器，其將模擬電壓轉換為1位數字信號；模擬數字轉換抽取濾波器，其根據1位數字信號生成電動機電流檢測值；時鐘生成部，其生成ΔΣ型模擬數字轉換器和模擬數字轉換抽取濾波器的時鐘；以及停止信號生成部，其生成使時鐘生成部的時鐘停止規定的期間的時鐘停止信號。而且，停止信號生成部基于PWM開關動作信號的定時來生成規定的脈寬的時鐘停止信號，時鐘生成部利用時鐘停止信號，使時鐘停止規定的脈寬的期間。
【專利說明】
電動機te.制裝置以及電動機拉制方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種向電動機的繞組施加通過PffM控制而生成的驅動電壓來控制流動的電流、由此自如地控制電動機的旋轉的電動機控制裝置以及電動機控制方法，特別涉及一種具備檢測通過向繞組施加驅動電壓而產生的電流值的功能的電動機控制裝置以及該裝置的電動機控制方法。
【背景技術】
[0002]在FA(Factory Automat1n:工廠自動化)中使用的伺服電動機中，以追隨來自上級裝置(上級控制器)的驅動指令(位置指令)的方式控制電動機的位置、速度、轉矩。而且，作為其控制運算裝置，廣泛使用利用了微型處理器的數字控制。在為了控制電動機的轉矩而一般使用的PWM(Pulse WidthModulat1n:脈寬調制)控制方式中，存在檢測流過電動機的繞組的電流(以下稱為電動機電流)的電流值來利用該電流值的方法。而且，在該方法的數字控制中，每隔固定的周期檢測電動機電流的電流值，以使該電流值與電流指令值一致的方式使用PID控制(比例+積分+微分控制)等來進行控制。伺服電動機中使用的表面磁體構造的同步電動機(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor)所輸出的轉矩與電動機電流具有比例關系，因此，通過一邊利用PWM控制一邊以使電動機電流的電流值與電流指令值一致的方式進行控制，能夠自如地控制從電動機輸出的轉矩。
[0003]圖8是作為以往例的包括逆變器的電動機控制裝置90的結構圖。該以往的電動機控制裝置90在作為逆變器的電力轉換部98與電動機30的繞組之間設置有電流檢測電阻91，以檢測電動機電流的電流值。然后，利用模擬數字(Analog-Digital)轉換部95對通過電動機電流流動而在電流檢測電阻91的兩端子間產生的電壓進行數字轉換，將該數字數據Di提供到數字控制部97。以往，根據這種結構，一般要檢測電動機電流。最近，從不容易產生增益誤差、偏移的角度出發，提出了如圖8所示那樣在模擬數字轉換部95中使用Δ Σ(DeltaSigma)模擬數字轉換器92(例如專利文獻I)。這種模擬數字轉換部95例如除了 Δ Σ模擬數字轉換器92以外還包括光電耦合器、數字濾波器等。
[0004]然而，在利用PWM控制來驅動電動機的結構中，存在該△Σ模擬數字轉換器易于受到基于PffM控制的泄漏電流的影響的問題。
[0005]S卩，在PWM控制方式中，通過開關元件的開關動作來對施加于電動機的電壓進行控制，因此在開關動作的瞬間產生泄漏電流。通常，泄漏電流流向通過殼體、布線等而接地的位置。但是，此時存在經由分流電阻的泄漏電流，分流電阻的兩端的電壓根據泄漏電流而變化。然后，A Σ型模擬數字轉換器將該電壓轉換為I位數字信號。因此，模擬數字轉換抽取濾波后的電流檢測值會包含原本沒有流過電動機的不需要的電流成分。
[0006]然后，在數字控制中，將不需要的電流成分作為干擾來處理，向電動機施加用于抵消干擾的電壓，因此電動機中產生不需要的轉矩。特別是，在流過電動機的電流小、各相的開關動作定時易于重疊的伺服鎖定時、低速旋轉時，泄漏電流的影響相對變大。因此，例如存在以下問題:即使在本來應為電動機輸出軸為靜止狀態的伺服鎖定時，也產生因不需要的轉矩而導致的電動機輸出軸的微振動。
[0007]專利文獻I:日本特開平7-15972號公報

【發明內容】

[0008]本發明的電動機控制裝置具有針對具備卷繞有3相的繞組的定子的電動機檢測流過繞組的電流的電動機電流檢測部，對電動機的動作進行控制。本電動機控制裝置具備:數字控制部，其根據來自上級裝置的動作指令、來自編碼器的位置信息以及作為流過繞組的電流的值的電動機電流檢測值，來輸出PWM開關動作信號；電力轉換部，其按照PWM開關動作信號來接通斷開開關元件，由此向繞組施加驅動電壓；電動機電流檢測部，其將由于驅動電壓而流過繞組的電流轉換為模擬電壓；A Σ型模擬數字轉換器，其將模擬電壓轉換為I位的數字信號;模擬數字轉換抽取濾波器(AD convers1n decimating f ilter)，其將I位的數字信號轉換為多位的數字信號，來作為電動機電流檢測值而輸出；時鐘生成部，其生成用于使A Σ型模擬數字轉換器和模擬數字轉換抽取濾波器進行動作的時鐘；以及停止信號生成部，其生成使時鐘生成部的時鐘停止規定的期間的時鐘停止信號。而且，是以下結構:停止信號生成部基于PWM開關動作信號的信號變化的定時來生成規定的脈寬的時鐘停止信號，時鐘生成部利用時鐘停止信號，使動作時鐘停止規定的脈寬的期間。
[0009]另外，本發明的電動機控制方法是電動機控制裝置的電動機控制方法，該電動機控制裝置具備:數字控制部，其根據來自上級裝置的動作指令、來自編碼器的位置信息以及作為流過繞組的電流的值的電動機電流檢測值，來輸出PWM開關動作信號；電力轉換部，其按照PWM開關動作信號來接通斷開開關元件，由此向繞組施加驅動電壓；電動機電流檢測部，其將由于驅動電壓而流過繞組的電流轉換為模擬電壓；A Σ型模擬數字轉換器，其將模擬電壓轉換為I位的數字信號;模擬數字轉換抽取濾波器，其將I位的數字信號轉換為多位的數字信號，來作為電動機電流檢測值而輸出；時鐘生成部，其生成用于使A Σ型模擬數字轉換器和模擬數字轉換抽取濾波器進行動作的時鐘；以及停止信號生成部，其生成使時鐘生成部的時鐘停止規定的期間的時鐘停止信號，電動機控制裝置針對具備卷繞有3相的繞組的定子的電動機，對電動機的動作進行控制。而且，本電動機控制方法基于PWM開關動作信號的信號變化的定時來生成規定的脈寬的時鐘停止信號，利用時鐘停止信號，使動作時鐘停止規定的脈寬的期間。
[0010]因此，根據本電動機控制裝置和電動機控制方法，能夠降低由于PffM開關動作而產生的泄漏電流所引起的檢測精度劣化，因此電動機中產生的不需要的轉矩變小，能夠抑制微振動。
【附圖說明】
[0011]圖1是包括本發明的實施方式I中的電動機控制裝置的電動機控制系統的結構圖。
[0012]圖2是用于說明在該電動機控制裝置中的電動機電流的檢測中使用的模擬數字轉換部的動作的動作波形圖。
[0013]圖3是該電動機控制裝置中的模擬數字轉換部的結構圖。
[0014]圖4是該電動機控制裝置中的用于生成時鐘停止信號Stp的其它結構例中的動作波形圖。
[0015]圖5是該電動機控制裝置中的用于生成時鐘停止信號Stp的另一結構例中的動作波形圖。
[0016]圖6是包括本發明的實施方式2中的電動機控制裝置的電動機控制系統的結構圖。
[0017]圖7是表示包括該電動機控制裝置的電動機控制系統的其它結構的結構圖。
[0018]圖8是以往例的電動機控制裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0019]下面，參照附圖來說明本發明的實施方式。此外，本發明不限定于這些實施方式。
[0020](實施方式I)
[0021]圖1是包括本發明的實施方式I中的電動機控制裝置的電動機控制系統的結構圖，圖2是用于說明在電動機電流的檢測中使用的模擬數字轉換部的動作的動作波形圖。
[0022]如圖1所示，本電動機控制系統1O構成為:電動機控制裝置1按照上級裝置3 5的指令控制來控制電動機30的動作。
[0023]上級裝置35例如是利用個人計算機等構成的，通過指令等對電動機控制裝置10進行控制。上級裝置35與電動機控制裝置10經由控制總線等以能夠進行通信的方式連接，來自上級裝置35的指令被傳輸到電動機控制裝置10，并且來自電動機控制裝置10的信息被傳輸到上級裝置35。
[0024]圖1的電動機30優選是從效率、控制性的觀點出發而被廣泛使用的3相的無刷電動機。作為該3相的無刷電動機的電動機30具備將作為U相、V相、W相的各相的繞組卷繞在定子芯上的定子以及具有永磁體的轉子。而且，將由電動機控制裝置10生成的驅動電壓Vd作為驅動電壓VdU施加于U相的繞組、將該驅動電壓Vd作為驅動電壓VdV施加于V相的繞組、將該驅動電壓Vd作為驅動電壓VdW施加于W相的繞組，由此轉子旋轉。另外，為了檢測轉子的旋轉位置，在轉子的附近配置有編碼器31。編碼器31將檢測出的轉子的位置的信息作為位置信息Sen輸出到電動機控制裝置1。
[0025]接著，電動機控制裝置10除了具備用于對電動機30的旋轉動作進行控制的數字控制部17以及用于對電動機30的繞組進行通電驅動的電力轉換部18以外，還具備電動機電流檢測部11、模擬數字轉換部15以及停止信號生成部19，以檢測電動機電流并對該電動機電流進行處理。
[0026]數字控制部17由DSP(Digital Signal Processor:數字信號處理器)、微型計算機白勺軟件、或者 ASIC(Applicat1n Specific Integrated Circuit:專用集成電路)、FPGA(Field Programmable Gate Array:現場可編程門陣列)的邏輯電路構成。即，數字控制部(下面，適當地僅稱為控制部)17構成為按照程序等表示處理過程的軟件來執行各處理。另夕卜，作為要處理的信號，控制部17以由將規定的位數的數據進行排列而成的數據列構成的數字信號為主體來進行處理。
[0027]從上級裝置35向控制部17傳輸用于指示位置、速度、轉矩等的動作指令的信息等。另外，控制部17向上級裝置35傳輸電動機控制裝置10的信息等。控制部17具備傳輸這種信息的通信功能，并且對電動機30的旋轉動作進行控制，以使電動機30進行規定的動作的方式進行例如速度、位置等的動作控制。
[0028]作為控制部17的更具體的處理的一例，控制部17基于反饋控制來執行如下的控制處理。控制部17利用來自上級裝置35的指示位置的動作指令以及編碼器31的位置信息Sen來進行位置控制運算，生成速度指令。接著，控制部17通過位置信息Sen的微分來計算與電動機30的實際速度對應的電動機速度值，根據電動機速度值和速度指令，通過速度控制運算來計算電流指令。接著，控制部17根據通過電動機電流檢測部11和模擬數字轉換部15而得到的U相的電動機電流檢測值DiU和W相的電動機電流檢測值DiW以及計算出的電流指令，通過電流控制運算來計算各相的電壓指令。接著，根據計算出的電壓指令進行PWM(脈寬調制)，由此輸出U相的PWM信號PwU、V相的PWM信號PwV以及W相的PWM信號PwW來作為用于對電力轉換部18進行開關驅動的PffM開關動作信號(以下適當稱為PffM信號)Pw。
[0029]具體地說，控制部17如下那樣生成進行PWM后得到的PWM信號Pw。首先，為了進行PffM，控制部17利用可逆計數器(up-down counter)來生成三角的波形的PffM三角波。然后，控制部17將PffM三角波與通過電流控制運算而計算出的電壓指令進行比較，由此生成PffM信號Pw ο
[0030]在圖2的上層示出了該?麗三角波、電壓指令以及1^1信號?￥(?￥1]、?￥￥、？￥1)。如圖2所示，在PWM三角波的電平依次增加的期間，在PWM三角波的電平變為電壓指令的電平以上的時間點，P WM信號P w從高電平下降為低電平。然后，在P WM三角波的電平依次減少的期間，在pmi三角波的電平變為電壓指令的電平以下的時間點，Pmi信號Pw從低電平上升為高電平。控制部17通過重復這種動作，按每相生成由與電壓指令的電平相應的脈寬或者占空比的脈沖列構成的PWM信號Pw O這樣生成的PffM信號Pw被提供到電力轉換部18。
[0031]電力轉換部18接受來自數字控制部17的PffM信號Pw來生成驅動電壓Vd，作為U相的驅動電壓VdU、V相的驅動電壓VdV、W相的驅動電壓VdW來將這些電壓經由電動機線施加到電動機30的各個繞組。電力轉換部18是所謂的逆變器，由IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:絕緣柵雙極型晶體管)和二極管等電力元件構成。即，電力轉換部18使用如IGBT那樣的開關元件，根據PffM信號Pw對從電源提供的電壓進行開關動作、即接通/斷開，由此生成驅動電壓Vd。近來，經常使用通過內置有用于驅動電力元件的前置驅動電路的IPM(Intelligent Power Module:智能功率模塊)而一體成型的電力轉換部。
[0032]電動機電流檢測部11檢測在向繞組施加驅動電壓Vd時流過該繞組的電動機電流的電流量，來作為電流檢測信號Si而輸出。具體地說，將流過U相的電動機線的電動機電流和流過W相的電動機線的電動機電流分別轉換為電壓，來作為U相的電流檢測信號SiU和W相的電流檢測信號SiW而輸出。作為電動機電流檢測部11，在電動機電流為小電流的情況下一般使用分流電阻，在電動機電流為大電流的情況下一般使用CT(Current Transfer:電流傳輸)。電動機電流檢測部11所輸出的電流檢測信號Si被提供到模擬數字轉換部15。
[0033]如圖1所示，作為模擬數字轉換部15，由被提供U相的電流檢測信號SiU的第一模擬數字轉換部15U以及被提供W相的電流檢測信號SiW的第二模擬數字轉換部15W構成。另外，模擬數字轉換部15分別由△ Σ型模擬數字轉換器12、模擬數字轉換抽取濾波器14以及時鐘生成部13構成，將被提供的模擬信號轉換為數字信號后輸出。特別是，在本實施方式中，使用如上所述的作為A Σ型的模擬-數字轉換器的△ Σ型模擬數字轉換器(以下適當僅稱為模擬數字轉換器)12。
[0034]圖3是這種模擬數字轉換部15以及下面詳細說明的停止信號生成部19的結構圖。
[0035]在圖3的模擬數字轉換部15中，首先，時鐘生成部13具有時鐘發生器130和邏輯與門131。時鐘發生器130生成用于決定模擬數字轉換器12的轉換周期的原時鐘Cka。另外，通過邏輯與門131取原時鐘Cka與時鐘停止信號Stp的邏輯與，來作為模擬數字轉換時鐘Ckc而輸出。此外，下面說明時鐘停止信號Stp的詳情。另外，只要根據數字控制部17的電流控制所需的模擬數字轉換分辨率以及濾波器的抽取所引起的延遲的容許量來決定原時鐘Cka的頻率即可，原時鐘Cka的頻率通常使用數十MHz的頻率。
[0036]接著，模擬數字轉換器12例如具有與閾值進行比較的比較器，將被提供的電流檢測信號Si與該閾值進行大小比較。接著，模擬數字轉換器12將該比較結果與二進制對應，由此轉換為I位的數字信號。然后，模擬數字轉換器12按模擬數字轉換時鐘Ckc將轉換得到的該I位數字信號作為模擬數字轉換信號dSi輸出。即，從模擬數字轉換器12輸出的模擬數字轉換信號dSi是由脈沖構成的信號，例如該信號的高和低的電平與I位數字信號的I和O的值對應。這樣，Δ Σ型模擬數字轉換器12將被輸入的模擬電壓轉換為I位的數字信號。
[0037]接著，模擬數字轉換抽取濾波器(以下適當稱為抽取濾波器)14構成被稱為sine濾波器的頻率特性為sine函數的數字濾波器，由包括加法運算器的加法運算部140以及包括減法運算器的減法運算部141構成。加法運算部140按模擬數字轉換時鐘Ckc來利用加法運算器對作為從模擬數字轉換器12輸出的I位的數字信號的模擬數字轉換信號dSi進行積分，生成多位的加法運算數據Dsi。該加法運算數據Dsi的位數與模擬數字轉換部15的模擬數字轉換分辨率對應。接著，模擬數字轉換時鐘分頻器142生成將模擬數字轉換時鐘Ckc分頻為1/N(N為2的η次方，η為整數)而得到的抽取時鐘Ckn。即，從被稱為所謂的過采樣時鐘(oversampling clock)的模擬數字轉換時鐘Ckc的高時鐘頻率(c1ckrate)分頻為期望的低時鐘頻率的抽取時鐘Ckn。減法運算部141按該抽取時鐘Ckn進行動作，來對加法運算數據Dsi的上次值與本次值之差進行運算，由此得到成為sine函數的頻率特性。利用這種由加法運算部140和減法運算部141構成的抽取濾波器14，來實現低通特性的濾波器，截止高頻噪聲，并且生成已轉換為期望的分辨率的位數的濾波后的電動機電流檢測值Di。
[0038]返回到圖1，像這樣由第一模擬數字轉換部15U生成的電動機電流檢測值DiU和由第二模擬數字轉換部15W生成的電動機電流檢測值D iW被提供到數字控制部17。數字控制部17使用被提供的電動機電流檢測值DiU、DiW來進行電流控制運算，計算用于生成各個驅動電壓Vd的電壓指令。
[0039]另外，如上所述，電動機控制裝置10使與電源連接的開關元件進行開關動作，由此生成以PWM脈沖模擬地形成用于對繞組進行驅動的驅動波形的驅動電壓Vd。因此，在開關動作的瞬間產生泄漏電流，該泄漏電流作為噪聲等而對模擬數字轉換部15產生影響，其結果，電動機電流檢測值DiU、DiW的精度有可能劣化。因此，在本實施方式中，為了抑制泄漏電流的影響，如圖1所示那樣還具備停止信號生成部19。在本實施方式中，該停止信號生成部19使模擬數字轉換部15的動作停止規定的期間，由此抑制泄漏電流的影響。
[0040]如圖1和圖3所示，向停止信號生成部19提供各相的^^信號~(??1]、？^、?《1)。然后，停止信號生成部19利用被提供的PWM信號Pw的電平發生變化的邊緣(edge)，來生成規定的定時和規定的脈寬的時鐘停止信號Stp。該時鐘停止信號Stp被分別提供到模擬數字轉換部15，進而被提供到時鐘生成部13的邏輯與門131的其中一個輸入。通過這種結構，在時鐘停止信號Stp表示時鐘停止時，利用邏輯與門131，不從時鐘生成部13輸出原時鐘Cka，反之在時鐘停止信號Stp不表示時鐘停止時，從時鐘生成部13輸出原時鐘Cka來作為模擬數字轉換時鐘Ckc。
[0041]更具體地說，在圖1?圖3中，列舉了在時鐘停止信號Stp為低電平時表示時鐘停止的一例。首先，如圖1和圖3所示，向停止信號生成部19提供U相的PffM信號PwU、V相的PffM信號PwV以及W相的P麗信號PwW。然后，停止信號生成部19如圖2所示那樣，根據U相的PWM信號PwU、V相的PffM信號PwV、W相的PffM信號PwW各自的開關動作定時，例如使用計時器、單觸發電路等來生成在規定的期間內為低電平的U相、V相、W相的各停止判定用信號Sd。
[0042 ]在圖3所示的停止信號生成部19的結構例中，將U相的PWM信號PwU輸入到計時器191U來輸出停止判定用信號SdU，將V相的PffM信號PwV輸入到計時器191V來輸出停止判定用信號SdV，將W相的HVM信號PwW輸入到計時器191W來輸出停止判定用信號SdW。另外，根據該結構，如圖2所示，根據P麗信號Pw的下降和上升的定時，輸出在作為規定的期間的時間Tsj的期間內信號為低電平的各個停止判定用信號Sd。
[0043]而且，接著，利用邏輯判定電路192，通過判定停止判定用信號SdU、停止判定用信號SdV以及停止判定用信號SdW的邏輯值來生成時鐘停止信號Stp并輸出該信號。更具體地說，在圖2中示出了以下例子:邏輯判定電路192取這些停止判定用信號SdU、SdV以及SdW的邏輯或，生成如圖2所示的時鐘停止信號Stp并輸出該信號。此外，時間Tsj只要被設定成比開關動作所引起的泄漏電流的持續時間(一般為數ys)長即可。
[0044]接著，在模擬數字轉換部15的時鐘生成部13中，根據來自停止信號生成部19的時鐘停止信號Stp來控制原時鐘Cka的輸出的有無，作為包含時鐘停止期間的模擬數字轉換時鐘Ckc而輸出。作為具體的一例，如圖2所示，在時鐘停止信號Stp為低電平的情況下，模擬數字轉換時鐘Ckc和抽取時鐘Ckn停止，模擬數字轉換器12和抽取濾波器14的動作也停止。
[0045]以上，構成為在緊接著PWM開關動作之后的規定的期間內使模擬數字轉換部15的動作停止，由此能夠降低在該期間產生的泄漏電流所引起的電流檢測信號Si的檢測精度劣化。而且，由于能夠得到抑制了不需要的成分的混入的電流檢測信號Si，因此電動機中產生的不需要的轉矩變小，能夠抑制微振動。
[0046]此外，在以上的說明中，列舉了通過取各停止判定用信號Sd的邏輯或來生成時鐘停止信號Stp的一例，但是也可以如下那樣生成時鐘停止信號Stp。
[0047]圖4是用于生成時鐘停止信號Stp的其它結構例中的動作波形圖，也可以構成為形成圖4所示的時鐘停止信號Stp的波形。即，如圖4所示的時鐘停止信號Stp構成為:邏輯判定電路192判定至少2相以上的停止判定用信號Sd為低電平的情況，在該情況下，時鐘停止信號Stp變為低電平。
[0048]通過設為這種結構，也能夠在緊接著PWM開關動作之后的規定的期間內使模擬數字轉換部15的動作停止，從而能夠降低在該期間產生的泄漏電流所引起的電流檢測信號Si的檢測精度劣化。并且，根據該結構，能夠擴大時鐘停止時間，從而能夠增大檢測精度劣化的降低量。
[0049]圖5是用于生成時鐘停止信號Stp的另一結構例中的動作波形圖，也可以構成為形成圖5所示的時鐘停止信號Stp的波形。即，如圖5所示的時鐘停止信號Stp構成為:邏輯判定電路192通過取U相、V相、W相的停止判定用信號Sd的邏輯與來生成時鐘停止信號Stp。
[0050]通過設為這種結構，也能夠在緊接著PWM開關動作之后的規定的期間內使模擬數字轉換部15的動作停止，從而能夠降低在該期間產生的泄漏電流所引起的電流檢測信號Si的檢測精度劣化。并且，根據該結構，即使在電動機旋轉過程中各相的開關動作發生偏差的情況下也能夠降低泄漏電流所引起的檢測精度劣化。
[0051 ](實施方式2)
[0052]圖6是包括本發明的實施方式2中的電動機控制裝置的電動機控制系統的結構圖。與圖1所示的實施方式I不同的是停止信號生成部59的用于生成時鐘停止信號Stp的結構，下面進行說明。此外，對與圖1相同的結構要素標注相同的標記，省略詳細的說明。
[0053]首先，如在【背景技術】中說明的那樣，在電動機30為停止狀態的伺服鎖定時、低速旋轉時這樣的低驅動時，泄漏電流的影響相對變大。因此，在本實施方式中，構成為根據驅動狀態來控制如上所述的模擬數字轉換部15的動作停止。
[0054]為了進行這種控制，在本實施方式中，除了從數字控制部17向停止信號生成部59提供U相的PffM信號PwU、V相的PffM信號PwV以及W相的PffM信號PwW以外，還從數字控制部17向停止信號生成部59提供表示當前控制中的速度的電動機速度值Spd。
[0055]停止信號生成部59監視來自數字控制部17的電動機速度值Spd，在電動機速度值變為預先決定的速度(速度閾值)以上的情況下，使時鐘停止信號Stp為高電平，在電動機速度值小于速度閾值的情況下，輸出基于在實施方式I中說明的停止判定信號的時鐘停止信號Stp。這樣，在本實施方式的圖6的結構中，停止信號生成部59僅在判定為電動機30的速度小于速度閾值的情況下，判斷為處于易于受到泄漏電流的影響的低驅動狀態，執行利用時鐘停止信號Stp的規定的期間的時鐘停止的控制。另一方面，當電動機30的速度變為速度閾值以上時，停止信號生成部59解除這種時鐘停止的控制。此外，速度閾值只要為PWM開關動作信號所引起的泄漏電流對電動機電流的影響變小的速度即可，為數百r/min。
[0056]圖7是表示包括本發明的實施方式2中的電動機控制裝置的電動機控制系統的其它結構的結構圖。在圖7中，示出了根據驅動狀態來控制模擬數字轉換部15的動作停止的其它結構例。與圖6相比，圖7所示的電動機控制裝置10具備停止信號生成部69。
[0057]為了進行這種控制，在圖7所示的電動機控制裝置10中，除了從數字控制部17向停止信號生成部6 9提供U相的PffM信號PwU、V相的PffM信號PwV以及W相的PffM信號PwW以外，還向停止信號生成部69提供電動機電流檢測值0丨(0川、0作)。
[0058]停止信號生成部69監視U相的電動機電流檢測值DiU或W相的電動機電流檢測值DiW的振幅值，在該振幅值變為預先決定的值(電流閾值)以上的情況下，使時鐘停止信號Stp為高電平，在該振幅值小于電流閾值的情況下，基于在實施方式I中說明的停止判定信號來輸出時鐘停止信號Stp。這樣，在本實施方式的圖7的結構中，停止信號生成部69僅在判定為流過電動機30的繞組的電流小于電流閾值的情況下，判斷為處于易于受到泄漏電流的影響的低驅動狀態，執行利用時鐘停止信號Stp的規定的期間的時鐘停止的控制。另一方面，當流過繞組的電流超過速度閾值時，停止信號生成部69解除這種時鐘停止的控制。此夕卜，關于電動機電流檢測值Di，也可以根據U相的電動機電流檢測值DiU和W相的電動機電流檢測值DiW來導出V相的電動機電流檢測值，利用基于旋轉坐標變換而得到的直流值的大小來進行判定。總之，電流閾值只要為PWM開關動作信號所引起的泄漏電流對電動機電流的影響變小的電流值即可，為電動機額定電流值的10%?20%。
[0059]另外，也可以取代圖6和圖7的結構而構成為:在電動機速度值Spd、電動機電流檢測值D i中的至少任一方為閾值(速度閾值、電流閾值)以上的情況下使時鐘停止信號Stp為H電平，在小于閾值的情況下基于在實施方式I中說明的停止判定信號來輸出時鐘停止信號Stp0
[0060]此外，在以上的說明中，列舉了利用邏輯電路等構成停止信號生成部19、59、69的結構例來進行了說明，但是例如也能夠以基于軟件的電動機控制方法來實現。即，也可以以下面的電動機控制方法來實現:基于PWM開關動作信號的信號變化的定時來生成規定的脈寬的時鐘停止信號，利用時鐘停止信號使時鐘停止規定的脈寬的期間。
[0061]通過設為如以上那樣的結構，能夠降低泄漏電流的影響變大的伺服鎖定時、低速旋轉時的檢測精度劣化。
[0062]產業上的可利用性
[0063]根據本發明，在利用△Σ型模擬數字轉換器和模擬數字轉換抽取濾波器來檢測電動機電流的電動機控制裝置中，按照根據PWM開關動作定時而生成的時鐘停止信號來使模擬數字轉換時鐘停止，由此能夠降低由于PWM開關動作而產生的泄漏電流所引起的檢測精度劣化。因此，電動機中產生的不需要的轉矩變小，能夠抑制微振動，因此作為檢測電動機電流來進行電動機控制的控制裝置特別有效。
[0064]附圖標記說明
[0065]10、90:電動機控制裝置；11:電動機電流檢測部；12: Δ Σ型模擬數字轉換器；13:時鐘生成部；14:模擬數字轉換抽取濾波器；15、15U、15W、95:模擬數字轉換部；17、97:數字控制部；18、98:電力轉換部；19、59、69:停止信號生成部;30:電動機;31:編碼器;35:上級裝置；100:電動機控制系統；130:時鐘發生器；131:邏輯與門；140:加法運算部；141:減法運算部；142:模擬數字轉換時鐘分頻器;191U、191V、191W:計時器;192:邏輯判定電路。
【主權項】
1.一種電動機控制裝置，具有針對具備卷繞有3相的繞組的定子的電動機檢測流過所述繞組的電流的電動機電流檢測部，對所述電動機的動作進行控制，該電動機控制裝置的特征在于，具備: 數字控制部，其根據來自上級裝置的動作指令、來自編碼器的位置信息以及作為流過所述繞組的電流的值的電動機電流檢測值，來輸出PWM開關動作信號； 電力轉換部，其按照所述PWM開關動作信號來接通斷開開關元件，由此向所述繞組施加驅動電壓； 所述電動機電流檢測部，其將由于所述驅動電壓而流過所述繞組的電流轉換為模擬電壓； A Σ型模擬數字轉換器，其將所述模擬電壓轉換為I位的數字信號； 模擬數字轉換抽取濾波器，其將所述I位的數字信號轉換為多位的數字信號，來作為所述電動機電流檢測值而輸出； 時鐘生成部，其生成用于使所述A Σ型模擬數字轉換器和所述模擬數字轉換抽取濾波器進行動作的時鐘；以及 停止信號生成部，其生成使所述時鐘生成部的時鐘停止規定的期間的時鐘停止信號，其中，所述停止信號生成部基于所述HVM開關動作信號的信號變化的定時來生成規定的脈寬的時鐘停止信號， 所述時鐘生成部利用所述時鐘停止信號，使所述時鐘停止所述規定的脈寬的期間。2.根據權利要求1所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述停止信號生成部按每相生成從所述PWM開關動作信號的信號變化的定時起到預先設定的時間為止的脈寬的停止判定用信號，在3相全部的所述停止判定用信號重疊時，輸出所述時鐘停止信號，來使所述時鐘停止。3.根據權利要求1所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述停止信號生成部按每相生成從所述PWM開關動作信號的信號變化的定時起到預先設定的時間為止的脈寬的停止判定用信號，在任意2相以上的所述停止判定用信號重疊的范圍內，輸出所述時鐘停止信號，來使所述時鐘停止。4.根據權利要求1所述的電動機控制裝置，其特征在于， 所述停止信號生成部按每相生成從所述PWM開關動作信號的信號變化的定時起到預先設定的時間為止的脈寬的停止判定用信號，在存在任意I相以上的所述停止判定用信號的情況下，輸出所述時鐘停止信號，來使所述時鐘停止。5.根據權利要求2?4中的任一項所述的電動機控制裝置，其特征在于， 在所述電動機電流檢測值和電動機速度值中的至少任一方變為預先設定的值以上時，所述停止信號生成部不管停止判定用信號如何都輸出所述時鐘。6.一種電動機控制裝置的電動機控制方法，所述電動機控制裝置具備: 數字控制部，其根據來自上級裝置的動作指令、來自編碼器的位置信息以及作為流過繞組的電流的值的電動機電流檢測值，來輸出PWM開關動作信號； 電力轉換部，其按照所述PWM開關動作信號來接通斷開開關元件，由此向所述繞組施加驅動電壓； 電動機電流檢測部，其將由于所述驅動電壓而流過所述繞組的電流轉換為模擬電壓； A Σ型模擬數字轉換器，其將所述模擬電壓轉換為I位的數字信號； 模擬數字轉換抽取濾波器，其將所述I位的數字信號轉換為多位的數字信號，來作為所述電動機電流檢測值而輸出； 時鐘生成部，其生成用于使所述A Σ型模擬數字轉換器和所述模擬數字轉換抽取濾波器進行動作的時鐘；以及 停止信號生成部，其生成使所述時鐘生成部的時鐘停止規定的期間的時鐘停止信號， 所述電動機控制裝置針對具備卷繞有3相的所述繞組的定子的電動機，對所述電動機的動作進行控制， 所述電動機控制方法的特征在于， 基于所述PffM開關動作信號的信號變化的定時來生成規定的脈寬的時鐘停止信號， 利用所述時鐘停止信號，使所述時鐘停止所述規定的脈寬的期間。
【文檔編號】H02P27/06GK106063122SQ201580011641
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年9月25日 公開號201580011641.X, CN 106063122 A, CN 106063122A, CN 201580011641, CN-A-106063122, CN106063122 A, CN106063122A, CN201580011641, CN201580011641.X, PCT/2015/4869, PCT/JP/15/004869, PCT/JP/15/04869, PCT/JP/2015/004869, PCT/JP/2015/04869, PCT/JP15/004869, PCT/JP15/04869, PCT/JP15004869, PCT/JP1504869, PCT/JP2015/004869, PCT/JP2015/04869, PCT/JP2015004869, PCT/JP201504869
【發明人】增田隆宏, 岸部太郎
【申請人】松下知識產權經營株式會社