[发明专利]马达控制用集成电路

说明书

实施方式的马达控制用集成电路以同步马达为驱动对象，根据规定的PWM信号对3相桥式连接的多个开关元件进行接通断开控制，从而向将直流转换为3相交流的逆变器电路输出上述PWM信号，其特征在于，上述马达控制用集成电路具备：PWM生成部，基于输入的速度指令值，生成并输出上述PWM信号；以及电流检测部，基于PWM控制中使用的载波和用于检测通入上述同步马达的电流的电流检测器中产生的信号，在上述载波的周期内被固定的规定的定时检测相电流的微分值，上述PWM生成部基于上述微分值对上述同步马达的速度进行运算后，基于上述速度生成向同步马达施加的PWM信号。

技术领域

本发明的实施方式涉及向以同步马达为驱动对象的逆变器电路输出PWM信号的马达控制用集成电路。

背景技术

以往，作为推断同步马达的旋转位置的方法，例如广泛地使用了如下方法：利用向同步马达的输入电压及电流对与同步马达的速度成比例的感应电压进行运算，基于该感应电压进行推断。另外，例如如日本专利第3454212号公报所示，提出了如下方法：在感应电压信息较少的极低速的区域中，利用对应于转子的凸极性而变化的电感包含旋转位置信息这一点，向永磁体同步马达施加与驱动频率无关的感测用的交流信号，根据电压电流的关系推断旋转位置。

然而，在如上述那样利用凸极性的无传感器方式中，需要马达的凸极性高至某种程度，一般来说，要求q轴电感Lq与d轴电感Ld之比即凸极比为约1.5。因此，在凸极性小的表面磁铁型永磁体同步马达、所谓SPMSM等中应用无传感器控制时，为了检测微小的电流变化而需要高精度的电流检测器、AD转换器，存在控制装置的成本变高的问题。

另一方面，为了简易地进行无传感器驱动，使用了V/F控制、被称作强制换流或者强制同步驱动的开环控制。这些控制方法根据马达的速度指令值通过积分运算等生成位置指令值，并基于该位置指令值生成向马达的3相通电信号。

使用了通常的位置传感器的矢量控制中，基于检测出的转子的旋转位置将3相电流转换为dq轴电流，利用通入q轴电流而产生的转矩使马达旋转，并用位置传感器检测其旋转位置。另一方面，在强制换流驱动中，基于位置指令值将3相电流转换为dq轴电流，基于d轴电流指令值或者电压指令值、例如占空比指令值等而通入电流。

图9中概略地示出以往的进行开环控制的控制装置的结构。在该结构中，由于实际的负载而在位置指令值与马达的旋转位置之间产生偏移角。产生转矩的真的Iq电流值由偏移角Δθ和基于位置指令值的d轴电流指令值I_dRef以(1)式表示。马达所产生的转矩T_M由真的Iq电流值以(2)式表示。P是极对数，φ是永磁体的磁通。

Iq＝I_dRefsin(Δθ)…(1)

T_M＝PφIq…(2)

在强制换流中，由于基于速度指令值而驱动，因此若负载转矩超过马达的输出转矩T_M则会失步。马达能够产生的最大转矩由以(1)式赋予的d轴电流指令值I_dRef的大小和偏移角Δθ决定。通过(1)、(2)式，输出转矩T_M在偏移角Δθ从0deg达到90deg为止单调递增，若超过90deg则减少。换句话说，在原理上，90deg成为能够稳定驱动的最大的偏移角。因此，以即使被施加了最大的负载转矩，偏移角Δθ也不会超过90deg的方式，决定d轴电流指令值IdRef的大小。

图10示出了强制换流驱动下的无负载时的动作波形。位置指令值θ_Ref与马达的实际的旋转位置θ之差即偏移角Δθ大致为零。图11是使负载转矩渐增的情况下的特性，但随着负载转矩的增加而偏移角Δθ增加，在超过极限的时刻失步。