电机驱动装置和驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电机驱动装置和驱动方法，根据与来自速度检测单元的速度信号（ＰＧ）相应的频率，由指令电压生成单元生成指令电压，根据来自外部的转矩指令信号（ＥＣ）控制其振幅。以用相位差生成单元检测由电流相位检测单元从电机端子电压检测出的电机电流的过零信号和指令电压的相位差，使相位差实质上成为零的方式，由指令电压生成单元控制指令电压的相位，进行电机的无传感器驱动。这样，能够减少由不需要用于转子位置检测的非通电期间的无传感器驱动引起的振动和噪音，进一步可以高效率地实现稳定的电机驱动。

【技术实现步骤摘要】
电机驱动装置和驱动方法
本专利技术涉及不需要用于转子位置检测的非通电期间且无传感器的电机驱动装置和驱动方法。
技术介绍
近年来，作为硬盘和光盘等的主轴电机或者作为空调的风扇电机和压缩机驱动用电机，一般采用无电刷电机。为了进行大范围的可变速控制和减少电功率消耗量，使用逆变器装置对无电刷电机进行PWM驱动。在具有3相线圈的无电刷电机内部，通常为了检测转子的磁极位置，在每120度电角度上配置霍尔元件等的位置传感器。用从这些位置传感器得到的与转子旋转位置对应的信号，以180度通电方式对无电刷电机进行正弦波驱动。与此相对，正在开发各种将低成本化和小型化作为目的的无传感器技术。作为实现这种无传感器驱动的方法，是用120度通电方式等的不到180度的通电方式，检测在非通电期间发生的感应电压的过零的方法。但是，在上述已有的方式中非通电期间的存在成为在通电切换定时发生振动和与此相伴也发生噪音的原因。对此，例如在专利文献1中，揭示了不需要用于检测转子位置的非通电期间，而且可以检测转子位置的电机驱动控制技术。下面，我们用图39、图40简单地说明在该专利文献1中揭示的内容。图39是表示已有的电机驱动装置的整体构成框图。已有的电机驱动装置具有包含电源1p、作为控制对象的电机10p、驱动单元20p、位置检测单元100p、和微计算机200p的构成。驱动单元20p具有包含配置在电源1p和GNDp之间的功率晶体管21p、22p、23p、24p、25p、26p的3相桥式构成，与来自微计算机200p-->的通电控制信号相应地进行开关工作。因此，进行电机10p的驱动控制。位置检测单元100p检测出感应电压中包含的3倍高频成分，进行转子的位置检测。详细的检测工作将在后面述说。将检测出的位置检测信号PSp输入到微计算机200p。微计算机200p生成驱动控制驱动单元20p的各功率晶体管21p到26p的通电控制信号。具体地说，与位置检测信号PSp的边沿相应地生成电压模式信号，与从位置检测信号PSp求得的频率和外部指令的频率指令信号Frp的频率之差相应，生成指令电压。与上述电压模式信号和指令电压相应，生成通电控制信号。如上所述，已有的电机驱动装置不需要用于检测转子位置的非通电期间，而且可以检测转子位置。电机10p可以一面为180度通电方式一面进行无传感器驱动。这里，我们用图40的时序图说明位置检测单元100p的详细检测工作。位置检测单元100p具有包含由3个电阻91p、92p、93p构成的拟似中性点生成单元90p、差动放大器101p、积分器102p、低通滤波器103p、和比较器104p的构成。3个电阻91p、92p、93p的一端共同连接在一起，另一端分别与3相线圈Lup、Lvp、Lwp和驱动单元20p的连接点连接。所以，在共同连接点发生的电压成为对电机10p的各端子电压Vup、Vvp、Vwp进行平均得到的拟似中性点电压Vnp。差动放大器101p进行电机10p的中性点电压Vcp和拟似中性点电压Vnp的差动放大处理，输出差分信号Vdp。在图40中，表示了分别在U相、V相、W相发生的感应电压Eup、Evp、Ewp和差分信号Vdp。这样，差分放大器101p，通过数据中性点电压Vcp和拟似中性点电压Vnp的差动放大处理，可以检测出感应电压中包含的3倍高频成分，差分信号Vdp成为相对于感应电压频率3倍的频率信号。将差分信号Vdp输入到积分器102p，进行积分计算。在图40中，表示了积分器102p的积分计算信号Vdip。如图中作为偏置份数所示的那样，在积分计算结果上重叠累计的偏置份数。其次，将积分计算信号Vdip输入到低通滤波器103p，检测出图40所示的直流成分Vdilp。比较器104p，被输入了积分器102p的积分计算信号Vdip和低通滤波器103p的直流成-->分Vdilp，进行考虑到直流成分的影响的比较。即，能够检测积分计算信号Vdip的正规的过零。该过零在图40中由积分计算信号Vdip的点记号表示。将由比较器104p产生的比较结果作为图40所示的位置检测信号PSp输出到微计算机200p。这样，位置检测单元100p，通过比较当对差分信号Vdp进行积分计算处理时重叠的偏置份数和由低通滤波器103p得到的直流成分，可以检测出正规的过零点。如上所述，已有的电机驱动装置，根据电机中性点电压Vcp和拟似中性点电压Vnp的差动放大检测出感应电压的3倍高频成分，用积分器102p、低通滤波器103p、和比较器104p进行转子位置检测。又，微计算机200p生成与转子位置检测结果相应的通电控制信号，经过驱动单元20p进行电机10p的无传感器驱动。在上述已有的构成中，具有下列那样的课题。在根据专利文献1的方法中，可以进行考虑到积分器102p的偏置份数的位置检测，但是比较器104p持有偏置时这种效果就很小。通常，因为3倍高频成分小，所以不能够忽视比较器104p的偏置成分的影响。这时，位置检测信号成为包含很多位置检测误差的信息。又，即便关于由低通滤波器产生的积分计算信号Vdip的直流成分检测，当积分计算信号Vdip的频率比低通滤波器的截止频率低时，也不可能正确地检测出直流成分。在这种情形中，位置检测信号也成为包含很多位置检测误差的信息。这样，当在位置检测信号中包含很多位置检测误差时，因为在通电控制信号的通电开始定时中产生误差，所以不能避免效率恶化。又，当位置检测误差非常大时等，通电控制信号的通电开始定时的误差非常大，发生由于转矩不足引起的波动和失调等的不合适情况，存在着陷入作为无传感器驱动不能成立的状态的担心。此外，当在转子位置检测中进行持有非通电期间的无传感器驱动时，因为可以进行非通电期间中的感应电压的过零检测，所以可以进行比上述方式稳定的无传感器驱动。但是，如上所述由于设置了非通电期间，在通电切换定时中发生振动，与此相伴也发生噪音。专利文献1：特许第3424307号。-->
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述课题提出的，其目的在于提供一种能够减低由不需要用于转子位置检测的非通电期间且无传感器驱动所引起的振动和噪音，进一步可以高效率地实现稳定的电机驱动的电机驱动装置和驱动方法。为了达到上述目的，本专利技术的电机驱动装置，由N相的PWM驱动信号驱动N相电机，其中N为大于等于2的整数，具有：速度检测部件，其检测N相电机的旋转速度，输出包含与旋转速度关联的频率成分的速度信号；驱动指令信号生成部件，其生成由相位、振幅和频率确定的驱动指令信号；驱动信号生成部件，其根据驱动指令信号，生成PWM驱动信号；驱动输出部件，其根据PWM驱动信号，向电机供给电功率；电流相位检测部件，其检测流过N相电机的电机电流的相位；和相位差生成部件，其生成表示电机电流的相位和驱动指令信号的相位之间的相位差的相位差信号。该驱动指令信号生成部件，根据速度信号和相位差信号，控制驱动指令信号的相位。又，为了达到上述目的，本专利技术的电机驱动方法，由N相的PWM驱动信号驱动N相电机，其中N为大于等于2的整数，具有：检测N相电机的旋转速度，输出包含与旋转速度关联的频率成分的速度信号的步骤；生成由相位、振幅和频率确定的驱动指令信号的步骤；根据驱动指令信号，生成PWM驱动信号的步骤；检测流过N相电机的电机电流的相位的步骤；和生成表示电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动装置，由Ｎ相的ＰＷＭ驱动信号驱动Ｎ相电机，其中Ｎ为大于等于２的整数，其特征在于，具有：速度检测部件，其检测所述Ｎ相电机的旋转速度，输出包含与旋转速度关联的频率成分的速度信号；驱动指令信号生成部件，其生成由相位、振幅和频率确定的驱动指令信号；驱动信号生成部件，其根据所述驱动指令信号，生成所述ＰＷＭ驱动信号；驱动输出部件，其根据所述ＰＷＭ驱动信号，向所述电机供给电功率；电流相位检测部件，其检测流过所述Ｎ相电机的电机电流的相位；和相位差生成部件，其生成表示所述电机电流的相位和所述驱动指令信号的相位之间的相位差的相位差信号；所述驱动指令信号生成部件，根据所述速度信号和相位差信号，控制驱动指令信号的相位。

【技术特征摘要】
JP 2004-9-3 2004-256911;JP 2005-8-5 2005-2278161、一种电机驱动装置，由N相的PWM驱动信号驱动N相电机，其中N为大于等于2的整数，其特征在于，具有：速度检测部件，其检测所述N相电机的旋转速度，输出包含与旋转速度关联的频率成分的速度信号；驱动指令信号生成部件，其生成由相位、振幅和频率确定的驱动指令信号；驱动信号生成部件，其根据所述驱动指令信号，生成所述PWM驱动信号；驱动输出部件，其根据所述PWM驱动信号，向所述电机供给电功率；电流相位检测部件，其检测流过所述N相电机的电机电流的相位；和相位差生成部件，其生成表示所述电机电流的相位和所述驱动指令信号的相位之间的相位差的相位差信号；所述驱动指令信号生成部件，根据所述速度信号和相位差信号，控制驱动指令信号的相位。2、根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动指令信号生成部件具有：转矩指令信号生成部件，其生成指定所述N相电机的转矩的转矩指令信号；和乘法部件，其根据所述转矩指令信号，控制所述驱动指令信号的振幅。3、根据权利要求2所述的电机驱动装置，其特征在于，进一步具有：电流检测单元，其检测流过所述驱动输出部件的电流，输出电流检测信号；和差分单元，其生成所述转矩指令信号和所述电流检测信号之间的差分信号；所述乘法部件根据所述差分信号，控制所述驱动指令信号的振幅。4、根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，进一步具有设定目标值的目标值设定部件；所述驱动指令信号生成部件以使所述相位差信号和所述目标值大致相等的方式进行控制。5、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动指令信号生成部件根据所述相位差信号和所述目标值之差的极性进行控制。6、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动指令信号生成部件根据所述相位差信号和所述目标值之差的极性和差的绝对值进行控制。7、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动指令信号生成部件，当所述相位差信号和所述目标值之差的绝对值在预定阈值以上时，根据所述差的极性进行控制。8、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动指令信号生成部件，当所述相位差信号和所述目标值之差的绝对值在预定阈值以上时，根据超过所述阈值的量进行控制。9、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述驱动指令信号生成部件，当所述相位差信号在所述目标值以下时，在使所述驱动指令信号的相位滞后的方向上进行控制，当所述相位差信号在所述目标值以上时，在使所述驱动指令信号的相位超前的方向上进行控制。10、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，进一步具有制动工作期间检测部件，其检测使所述N相电机的制动工作的制动工作期间；所述驱动指令信号生成部件，在所述制动工作期间，当所述相位差信号在所述目标值以下时，在使所述驱动指令信号的相位超前的方向上进行控制，当所述相位差信号在所述目标值以上时，在使所述驱动指令信号的相位滞后的方向上进行控制。11、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述目标值根据所述旋转速度的增加而单调增加地进行变化。12、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述目标值根据所述转矩指令信号的大小进行变化。13、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述目标值是根据所述旋转速度和所述相位差信号之间的关系设定。14、根据权利要求4所述的电机驱动装置，其特征在于，所述目标值实质上为零。15、根据权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述N相电机包含一端共同连接，另一端生成N相的电机端子电压的N相线圈；所述速度检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：森英明，山本泰永，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]