ARM Cortex-Mマイコンワークショップ　出展資料

プ が教える

Cortex

TM

_{-Mマイコンで}

プロが教える！

Cortex

Mマイコンで

ここまで出来るモータ制御

ベクトル・エンジン(VE) を利用したモータ 制御を

回路およびソフトウェアの視点から解説

C-04 ハードウェア開発トラック 15:10～16:10

松本 修 東芝マイクロエレクトロニクス(株)

イ バ タによる

タ制御の概要

インバータによるモータ制御の概要

近年の動向

近年の省エネ意識の高まりや商品性の向上により、モータ制御にも、より高度な制御が要求され ています。 例えば家電分野においては、当初、ＡＣ電源で直接駆動できる誘導モータが主流でしたが、１９９ ０年代後半より、効率が良く、自由に速度可変が可能な、永久磁石同期式モータ（ＰＭＳＭ： バ 度 が採 れ う

Permanent Magnetic Synchronized Motor）のインバータ駆動（１２０度通電）が採用されるように なりました。 更に２０００年代に入 ては 32bitマイコンの低価格化より 更なる効率向上や制振化がセンサレ 更に２０００年代に入っては、32bitマイコンの低価格化より、更なる効率向上や制振化がセンサレ ス制御で実現可能な、ベクトル制御が安価に実現できるようになり、現在はこの制御が主流に なっています。

エアコン発売当初

誘導モータ

ＡＣ電源で直接駆動(ON/OFF制御）

1980年代前半

誘導モータ

インバータ駆動方式

1990年代後半

ブラシレスモータ

インバータ駆動方式

1980年代前半

誘導モ タ

インバ タ駆動方式

2000年代

ＰＭＳＭ

ブラシレスモータ

インバータ駆動をベクトル制御

インバータ制御とは

エアコンや冷蔵庫のコンプレッサやファンモータを効率良く 制御することは、省エネにとって欠かせません。そのモー

イ バ タ制御

タ制御で重要となるのが

インバータ制御

技術です。 インバータとは、直流もしくは交流から、電圧や周波数が

交流を作り出す技術

可変の

交流を作り出す技術

のことです。この技 術により、モータの回転数が自由に制御でき、

高効率

きめ細

かな制御が

能

で、

きめ細やかな制御が可能

となります。 ●冷蔵庫コンプレッサでのインバータ制御例 きめ細やかな 温度制御が可能！ ●冷蔵庫コンプレッサでのインバ タ制御例 温度制御が可能！

インバータによるブラシレスモータの制御方法

ブ ブラシレスモータは、ロータ(回転側)を永久磁石に、ステータ(固定側)をコイルにした構造になって おり、コイルへ流す電流の切り替えをモータの回転に合わせ、外部のインバータ回路で制御する モータです。ロータの位置を検出しロータの位置に合わせたコイルに電流を流すインバータ回路 マイコン インバータ回路 モ タです。ロ タの位置を検出しロ タの位置に合わせたコイルに電流を流すインバ タ回路 とセットで使うモータです。 モータ マイコン モータ プ ロ グ インバ タ回路 駆動 駆動信号 電流値 or 位置検出信号 制御回路 電流検出 or 位置検出 グ ラ ム ・矩形波駆動 最も簡単な制御方式で、ロータの回転角度に応じてインバータ回路のパワー素子のON/OFF状態を切り替え、 ステータのコイルの電流方向を変化させロータを回転させます。 ・正弦波駆動 ロータの回転角度を検出し位相を120度ずらした3相交流をインバータ回路で作り、ステータのコイルの電流方 向と大きさを変化させロータを回転させます。 ・ベクトル制御 正弦波駆動方式ですが、モータ電流を、ロータの磁束方向のｄ軸成分とそれに垂直なｑ軸成分に分割し、それ

アプリケーション例の紹介

自販機

プリンタ

スキャナ

コピー

産業機器

OA機器

ファン

ローラコンベア

携帯機器

車載

DSC

玩具

電動ドア パワーウィンドウ 電動シート

民生＆家電機器

ビデオカメラ

民生＆家電機器

パワ_{ブロアファン}ウィンドウ

洗濯機

エアコン

ミシン

冷蔵庫

インバータ駆動方式のブラシレス タが特によく使われる分野 モータが特によく使われる分野

東芝プログラマブル モータドライバ マイコンの歴史

第三世代 ベクトル制御対応 Cortex-M3コア 第二世代 正弦波駆動対応 870/Xコア(20MHz) PMD brush up 第一世代 PMD 870/Xコア（16MHz） Future ベクトル 制 御

第三世代PMD

産業用インバ タに採用されているベクトル制御技術に対応するために 産業用インバータに採用されているベクトル制御技術に対応するために 高い演算能力を持つCPUと高速変換可能なADを内蔵し、多様化するインバータ家電 機器に対応しています。また演算モジュールの一部をハード化したベクトルエンジンを 内蔵し ソフトウェアの負荷を軽減します

第二世代PMD

第一世代に正弦波形生成回路を付加することで PMDを強化しました 内蔵し、ソフトウェアの負荷を軽減します。 第 世代に正弦波形生成回路を付加することで、PMDを強化しました。 ソフ トウエアの負荷を増さずに正弦波出力を可能にし、洗濯機用モータなどの さらなる低振動化を実現します。 また正弦波生成回路によりACインバータにも容易に対応できます。 また正弦波生成回路によりACインバ タにも容易に対応できます。

第一世代PMD

３相PWM出力、位置検出回路、専用タイマ、保護回路のハードウェアを内蔵する事に ビ バ が容 よって８ビットマイコンにてモータ制御を実現し、家電機器のインバータ化が容易になり ます。

東芝M370グループによる

ベクトル制御

モータのベクトル制御の利点

モータのインバータ制御には、矩形波駆動と正弦波駆動があります。高度な制御が必要なときに は、正弦波駆動方式の一つであるベクトル制御を用います。 ベクトル制御の一番のメリットは高効率であることです 出力が大きいモータや 低速で高トルク ベクトル制御の一番のメリットは高効率であることです。出力が大きいモータや、低速で高トルク な用途、センサーが付けられないエアコンのコンプレッサ等に最適なモータ制御方法です。

インバータ制御

割 合 ( % ) モータ電流波形 周波数分析

矩形波駆動

位置センサ付き制御

割 割 0 20 40 60 _５次 ７次

矩形波駆動

位置センサレス制御

次数 1 5 10 15 0 モータ電流波形 周波数分析

正弦波駆動

位置センサ付き制御

割 割合 ( % ) 40 60 モ タ電流波形 周波数分析

正弦波駆動

高周波成分が 少ない！

位置センサレス制御

0 1 5 10 15 次数 20 ベクトル制御 はこの分類 はこの分類

ベクトル制御の概要

ベクトル制御は、モータの電流値(α、β)をトルク成分(q)、磁界

成分(d)

に分解し、ロータ（回転子）位置に応じた最適に制御する方法です。

成分( )

に分解し、 タ（回転子）位置に応じた最適に制御する方法です。 そのため、トルク変動が少なく、

高効率

、

低振動・低騒音

の制御が可能となります。 また PWM周期ごとに制御するため低速域での制御が容易で 高速から低速までの

広範囲

また、PWM周期ごとに制御するため低速域での制御が容易で、高速から低速までの

広範囲

の速度制御が可能

です。 β トルク成分(q)と磁界成分(d)を求めるために、モー タの3個ステータU、V、Wの ・3相電流値(u、v、w)を検出

d

q

トルク成分

磁界成分

・3相電流値(u、v、w)を2相電流値(α、β)に変換 (Clark変換) ・2相電流値(α、β)を回転座標系(d、q)に変換 α θ (Park変換) トルク成分(q)と磁界成分(d)を個別に制御後、上 記 逆変換をし 戻します 記の逆変換をして戻します。

ベクトル制御と従来制御の対比

従来の矩形波駆動による制御方式では、ロータの1回転360°（電気角）のなかで、60°毎に制 御していました。ベクトル制御では、PWM周期ごとに細かい制御をするため、負荷変動に追従し た制御が容易にできます。 従来の制御 ： 速度フィードバックによる電圧制御 _{→ 無駄な電流がある} ベク 制御 電流 ドバ ク よる最適 ク制御 無駄な電流が無 360° 0° 60° 120° 180° 240° 300° ベクトル制御 ： 電流フィードバックによる最適トルク制御 → 無駄な電流が無い 従来の制御 60°毎に制御 回転速度（電気角）： 1200rpm 搬送波 16kHz 例えば、 ベクトル制御 PWM周期ごとに制御 搬送波：16kHz とした場合。 １回転中のフィ－ドバック回 数は クトル制御 _数は 従来の制御：6回 ベクトル制御：800回 となる。

ベクトル制御の位置の検出

ステータは、Ｕ、Ｖ，Ｗの３個あり、それぞれが１２０度等間隔で固定されています。それに対し、 ロータは常に回転しています。ロータに発生するトルクを最適にするにはロータの角度に併せて 電流制御（トルクの大きさと方向）する必要があります。 そのためには、ロータ位置にあわせて、コイルに流す電流を調整するため、

ロータ角度の検出

が必要

です。 電流制御 速度制御 ロ タ位置推定には

ステータ

（コイル）

電流制御、速度制御、ロータ位置推定には、 PI制御(比例、積分)が用いられます。

（コイル）

ロータの位置検出には、正確なロータ位置 を検出するためにはエンコーダやレゾルバ などの位置センサを用いられますが、家電

モータ

電流

などの位置センサを用いられますが、家電 製品では高価な位置センサが使用できな いため、ステータの3相電流値から演算に より位置を推定します。

タ電流と

タの関係

ロータ（永久磁石）

より位置を推定します。

モータ電流とロータの関係

ベクトル制御の電流制御

モータ電流を、ロータの磁束方向のｄ軸成分とそれに垂直なｑ軸成分に分割し、それぞれ個別に 制御します。ｑ軸電流がモータトルクになるので、

ｑ軸電流を制御することで、モータトルクを

制御

できます。ｄ軸電流はロータによる界磁と同軸なので

、ｄ軸電流を制御することで、界磁

を制御

できます。ｄ軸電流を制御してロータ磁界を弱めることで、より高速を得ることが出来る弱

を制御

できます。ｄ軸電流を制御して タ磁界を弱めることで、より高速を得ることが出来る弱 め界磁制御も実現できます。 電流制御と 実際 電流値 が

β

q(Iq)

電流制御とは、実際の電流値(Id、Iq)が目_{標の電流値(Idref、Iqref)に達するように電}

圧指令地(Vd、Vq)を算出します。

Ｕ

α

θ

d(Id)

ベクトル制御での座標軸

d(Id)

クトル制御での座標軸

ベク 変換を行うブ ク

ベクトル制御の基本ブロック

④ ３相PWM Vd V + -Idref ωref + ② 逆座標変換 ⑨ 速度制御 Vα ③ 相変換 2 3 DUTYa DUTYb DUTYc ① 電流制御 ベクトル変換を行うブロック インバータ回路 ３相PWM 出力 Vq + -Iqref 逆座標変換 dq→αβ 速度制御 PI制御 Vβ 2 →3 DUTYc 電流制御 PI制御 モータ ⑥ 相変換 3→2 Id θ ⑦座標変換 ⑧ロータ Iα Iβ Iu Iv ⑤電流検出 3 →2 Iq ω dq← αβ ⑧ タ 位置検出 PI制御 Iβ _Iw 電流制御LOOP ①電流制御： 電流指令値（Idref,Iqref)と実電流値(Id,Iq)から、出力電圧(Vd,Vq)を算出。 ②逆座標変換（逆Park変換） ： 回転座標(Vd,Vq),から静止座標(Vα,Vβ)に変換。 ③相変換（2相→3相）： 静止座標値(Vα,Vβ)から３相電圧値(Vu,Vv,Vw）に変換。 電流制御LOOP ③ 変 ( , β) ( , , 変 ④３相ＰＷＭ出力： ３相ＰＷＭ 出力 ⑤電流検出： ＡＤコンバータにより電圧を測定し、３相の電流値(Iu,Iv,Iw)に変換 ⑥相変換（Clark変換）： ３相電流値(Iu,Iv,Iw)を２相電流値（Iα,Iβ）に座標変換。

⑦座標変換（P k変換） ２相電流値（I Iβ）を回転座標値（I Id）に変換 ⑦座標変換（Park変換）： ２相電流値（Iα,Iβ）を回転座標値（Iq,Id）に変換

⑨

速度制御LOOP

⑧位置検出： 位置検出し、モータ速度(ω)とモータ位置(θ)を算出。

ベクトル制御の基本フロー

速度制御 電流制御 逆座標変換（逆Park変換） 電流指令値から、出力電圧値 （Vd,Vq）を決定します。 出力電圧値を回転座標値（Vd V ） ①目標速度から電流指令値 を設定します。 実電流をフィードバックし電圧 指令値を更新します。 ②実速度をフィードバックし 指令値を更新します。

②

相変換 出力電圧値を回転座標値（Vd,Vq） →静止座標値（Vα,Vβ）に座標変換します。 ２相電圧値（V Vβ）を３相電圧値 指令値を更新します。 PWM出力 ２相電圧値（Vα,Vβ）を３相電圧値 (Vu,Vv,Vw）に変換します。 ３相PWM波形を出力します センサ信号 位置センサ付 の場合 位置センサレス の場合 ３相PWM波形を出力します。 モータ電流値取得 PWM出力に同期して ３相電流(Iu Iv Iw）を検出します 位置検出 モータ位置を検出します。 相変換（Clarke変換） ３相電流(Iu,Iv,Iw）を検出します。 ３相電流(Iu,Iv,Iw）を２相電流値 （Iα Iβ）に変換します （Iα,Iβ）に変換します。 座標変換（Park変換） 静止座標値（Iα,Iβ）を回転座標値 （Id Iq）に座標変換します （Id,Iq）に座標変換します。

ベクトルエンジンとは

VE(ベクトルエンジン)とは、

ベクトル制御の基本的な処理(座標変換等）をハード化したものです。 ジ バ 自 連 演算 を な す ベクトルエンジンは、３相PWMタイマ、ADコンバータと自動的に連動して演算処理をおこないます ので、PWM出力データセットやADコンバータ起動、データ取得などのソフトウェア処理を介すること なく連携して動作できます。 なく連携して動作できます。 また、ユーザーにより制御内容が異なる部分はソフトウェアとし、ユーザが自由に開発できます。

ベクトルエンジン内蔵マイコン

モータ制御回路(PMD) ベクトルエンジン(VE) Cortex M3 モータ インバータ 電流制御 _{出力PWM生成}

ベクトルエンジン内蔵マイコン

速度制御 電流制御 _{出力PWM生成} dq→UVW変換 サンプルタイミング演算 サンプルトリガ生成 出力I/F処理 12bit A/D変換器 位置推定 入力I/F処理 サンプル制御 出力I/F処理 電流検出 UVW→dq変換 ハードウェア ソフトウェア

ベクトルエンジンの制御構成

ソフトウエア処理 ハード

ド

←従来MCU Vd 速度制御部 Id f 電流制御部 ソフトウエア処理

ハード

_←

_TMPM370

0.7us 0.2us 1.7us 1.5us

PWM generator PI 空間 ベクトル 変換 Vd Vq + + -PI 逆正規化 Inverter _motorPM Duty変換 -Idref Iqref ωref + 逆座標変換 (静止座標) PI Trigger generator トリガ生成 sinθ cosθ Phase timer θ₀ θ Iqref SIN 1 2us 1.3us A/D Id I Ia Ib オフセット cosθ timer θ= θ+ω*T_PWM ω Calculation 座標変換 COS 1.2us 1.8us 0.3us 0.3us A/D converter 3 – 2相変換 Iq ω_n Ib Ic オフセット 正規化 Calculation 座標変換 (回転座標) 位置推定部 A.高い自由度が必要な部分 B. 固定の処理 制御アルゴリズムにより異なる 固定処理 ﾍﾞｸﾄﾙｴﾝｼﾞﾝ 処理時間[us][ ]

ベクトルエンジンによるメリット(CPU負荷軽減)

<<Estimated condition>> fc=80MHz, Ta=25degrees C VE使用による、ベクトル制御のタイミング PWM PWM carrier 20kHz (50us) Trigger from PMD _{T i f PMD} fc 80MHz, Ta 25degrees C 1-motor with 3shunt

ADC Trigger from PMD PWM set Trigger from PMD PWM set Conv. Conv. 2us x 3ch 2.4us 6.6us IDLE VE CPU Input

NORMAL IDLE NORMAL IDLE

Output Input Output

5us

IDLE NORMAL IDLE NORMAL

ソフトウェア での制御

CPU Load =10% in 50us

18us

VEを使用するとCPU負荷が

73%

低減

.

VEはプログラムサイズの削減や、CPU負荷が低い

ことによる周波数低減による電力削減に寄与します

ことによる周波数低減による電力削減に寄与します

ベクトルエンジンとCPU/PMD/ADCとの動作遷移(3シャント)

ベクトル制御の電流検出では一般的な3シャント方式の動作遷移です。各相の下側トランジス タとＧＮＤの間にシャント抵抗を取り付け、その両端電圧を測定し電圧を求めます。２センサに 比べ安価であるが入力するタイミングが限定されます CPU (ソフトウェア) _{データセット} ソフトウェア 割り込み ソフトウェア ソフトウェア 割り込み データセット データセット 比べ安価であるが入力するタイミングが限定されます。 入力スケジュール コマンドスタート 出力スケジュール VE 割り込み 出力スケジュール 入力スケジュール VE 割り込み デ タセット コマンドスタート デ タセット コマンドスタート 出力スケジュール VE ADC 割り込み PMD データセット データセット ADC 割り込み データセット ADC PMD トリガ 電流/電圧サンプリング 電流/電圧サンプリング PMDトリガ PWMU PWMV PWMU VDC PWMV PWMW IU → IV → u v w PWMV PWMW PWMX BLDC モータ シャント抵抗 PWMY PWMZ → IW Iz↓ Iy↓ Ix↓ x y z

ベクトルエンジンとCPU/PMD/ADCとの動作遷移(1シャント)

ベクトル制御の電流検出では最も安価な1シャント方式の動作遷移です。インバータのＧＮＤラ インに直列にシャント抵抗を取り付け、その両端電圧を測定し電圧を求めます。電流が測定で きないタイミングがあり さらに低速では電流が測定しにくくなる欠点があります CPU (ソフトウェア) _{データセット} ソフトウェア VE 割り込み ソフトウェア ソフトウェア VE 割り込み データセット データセット きないタイミングがあり、さらに低速では電流が測定しにくくなる欠点があります。 VE 入力スケジュール コマンドスタート 出力スケジュール VE 割り込み 出力スケジュール 入力スケジュール VE 割り込み 出力スケジュール コマンドスタート コマンドスタート VE ADC 割り込み PMD PMDトリガ 1 データセット データセット ADC 割り込み データセット ADC PMDトリガ 1 電流/電圧サンプリング 電流/電圧サンプリング PMDトリガ１ 2 トリガの変換終了後に割り込み発生 PMD トリガ 2 PMD トリガ 2 2 トリガの変換終了後に割り込み発生 PWMの3相のタイミングに合 PWMU PWMV PWMU VDC PWMV PWMW IU → IV → u v w PWMの3相のタイミングに合 わせてサンプリングします PWMV PWMW PWMX BLDC モータ R シャント抵抗 PWMY PWMZ → IW I↓ x y z

ベクトル制御マイコン セミナー使用機材の紹介

ベクトル制御プログラム開発の教育用キットです。IAR製TMPM370スタータキットと東芝製パワー 基板を使ったもので、小型のブラシレスモータをベクトル制御で駆動させることが出来ます。 IAR製 J-Link(エミュレータ) IAR製 TMPM370 マイコン IAR製 TMPM370 スタータキット基板 _{エンコーダ} 2000P/R 3シャント用 補助基板 エンコーダを使った制御、 マイコン TMPM370 インバータ MOS FET 使わない制御、どちらも の制御方法にも対応し ています スタータキット 拡張基板 パワー基板 (インバ タ) _{ブラシレスモータ} 3相16極12スロット 12V/2.4W 拡張 板 (インバータ)

応用ボードの紹介(デモ用)

デモボード概要 ・ﾍﾞｸﾄﾙｴﾝｼﾞﾝ 使用／未使用 ・ｾﾝｻ付／ｾﾝｻﾚｽ ﾍﾞｸﾄﾙ制御 Motor 1 ・ｾﾝｻ付／ｾﾝｻﾚｽ ﾍ ｸﾄﾙ制御 ・1ｼｬﾝﾄ／3ｼｬﾝﾄ切り替え ・2ﾓｰﾀ同時制御 モーター 定格出力容量 出力電流 シャント 1 04kVA Motor 2 Motor 1 1.04kVA （AC200V入力時) 3.0A 3シャント 0 35VA Motor 2 0.35VA （AC200V入力時) 1A 1シャント

TMPM370による洗濯機ドラム、ファンの2モータ

同時ベクトル制御のボード

同時ベクトル制御のボード

ベクトル制御マイコン(TMPM370)とモータの接続例

マイコン

TMPM370

コネクタ _{コンパレータ} 過電流保護信号 PC6/EMG0 PD0/ENCA0/TB5IN コンパレ タ

A

32 30 基準電圧 シャント電圧 PD1/ENCB0/TB5OUT PD2/ENCZ0 エンコーダ

B

Z

34 33 VDC PC0/U0 PC1/X0 PC2/V0 ドライバ エンコ ダ 24 25 26 接続無くても可 IU → IV → u v w PC2/V0 PC3/Y0 PC4/W0 PC5/Z0

V

26 27 28 → IW x y z PC5/Z0 PI1/AINA9/AINB0

U

V

W

87 29 シャント抵抗 IW Iz↓ Iy↓ Ix↓ PI2/AINA10/AINB1 PI3/AINA11/AINB2

W

ブラシレスモータ 85 86

ベクトル制御マイコン セミナー使用GUI の紹介

ベクトル制御プログラム開発の教育用キットは、WindowsPC のUSBを介してGUIから各種パラ メータを設定する(速度、PIゲイン等)ことが可能です。パラメータ設定を行うことで、任意の小型ブ ラシレスモータでのベクトル制御が可能となります ラシレスモータでのベクトル制御が可能となります。

パラメータ調整

速度関連の設定

モ タの状

速度関連の設定

モ タ固有の設定

モータの状

態を表示

モータ固有の設定

スタート

ストップ

ストップ

サンプルソフトの概要

ベクトル制御ソフトウェアは、ユーザインタフェース処理を行うアプリケーション、状態遷移 (State transition) によりモータ動作状態 (Motor operation status) を制御するモータ制御、モータ駆動 回路を直接アクセスしてモータの駆動処理を行うモータ駆動の 3 階層で構成されます。 回路を直接アクセスしてモ タの駆動処理を行うモ タ駆動の 3 階層で構成されます。 操作 ①アプリケ ②モータ ③モータ 制御コマンド 駆動コマンド 操作 SW/KEY ①アプリケ ーション ②モ タ 制御 ③モ タ 駆動 制御ステータス 駆動ステータス ①アプリケーションはユーザがスイッチ、キー等で設定した制御コマンドを入力し、その他の制御コマンドとともに モータ制御に与えます。また制御ステータスをモータ制御から取得し、必要な処理を行うとともに LED 等に表示 します。 ②モータ制御はアプリケーションから与えられる制御コマンドを読み取り、モータ動作状態に従ってより具体的な駆 動コマンドに変換し、モータ駆動に与えます。また駆動ステータスをモータ駆動から取得し、必要な処理を行うと ともにアプリケーションに転送します。 ③モータ駆動はモータ制御から与えられる駆動コマンドを読み取り、モータを駆動します。またモータの動作を監視 し、その状態に従って必要な処理を行うとともに、駆動ステータスをモータ制御に転送します。 アプリケ シ ンとモ タ制御はメインル プの中で実行されます モ タ駆動は VE 割り込みで起動されます アプリケーションとモータ制御はメインループの中で実行されます。モータ駆動は VE 割り込みで起動されます。 例えば、モータ回転中にアプリケーションから新たな制御目標周波数が与えられたとき、モータ駆動は急激な目標周 波数の変化に対応できないため、一旦モータ制御内で徐々に変化する駆動目標周波数に変換してからモータ駆動 与えます に与えます。

サンプルソフトウェア ソースファイル一覧

ファイル名 機能説明 D_Driver.c モータ駆動処理関数 D_Driver.h モータ駆動処理関数ヘッダファイル D_Para.h モータ駆動関連パラメータ定義ヘッダファイル initial.c ポート、クロック、AD及びVEなど初期化処理関数 initial.h 初期化処理関数ヘッダファイル interrupt.c 割込み処理関数 interrrupt.h 割込み関数ヘッダファイル ipdefine.h ポート、クロック、AD及びVEなどの設定に使用されるマクロを定義するヘッダファイル main.c モータ駆動アプリケーション処理 main.h モータ駆動アプリケーション処理ヘッダファイル port_def.h ポート設定用初期値定義ヘッダファイル sys_macro.h 一般（共通）システムマクロ定義ヘッダファイル system_int.c M370割込み（ハンドラ）処理関数 system_int.h M370システム割込み関数ヘッダファイル system_TMPM370.c M370システム（初期化・クロック）処理関数 system_TMPM370.h M370システムヘッダファイル TMPM370.h M370デバイスヘッダファイル ク イヤ 処理関数 core_cm3.c Cortex-M3コアアクセスレイヤー処理関数 core_cm3.h Cortex-M3コアアクセスレイヤーヘッダ定義ファイル vector.c （例外処理）ベクトルテーブル定義ファイル

サンプルソフトのフロー概要

メインプログラムの構成

RESET Ｗｈｉｌｅ（１） No メイン処理フロー Main() Begin VE割り込み処理フロー INTVCB() RESET 割り込み＆WDT禁止 アプリ 制御周期？ Ｗｈｉｌｅ（１） Yes Yes No g アプリケーション周期カウンタ計測 スケジ ル実行終了後 d クロック設定 GEAR_TOP() ポート初期化 init PORT() ステージ切り替え C_Control_Ref_Model(); ユーザ制御 B_User_Control() スケジュール実行終了後、d,q 軸電流を取り入 角度推定/検出 D_Detect_Rotor_Posi VE割り込み init_PORT() エンコーダ初期化 init_ENC0en() ADC初期化とスタ ト 共通処理 C_Common() ストップ処理 C Stage Stop() tion() /H_Encoder() 速度制御 D_Control_Speed() HardＷａｒｅ (VE) ADC初期化とスタート init_ADCen() VE初期化とスタート VE_Initialize() C_Stage_Stop() 緊急処理 C_Stage_Emergency() 直流制御 C St I it iti () 停止状態 設定処理 位置決め 設定処理 強制転流 設定処理 ChargeUP 設定処理 定常状態 設定処理 ステージ別VE設定処理 割り込み許可 WDTクリア C_Stage_Initposition(); 強制転流 C_Stage_Force() 強制→定常切り替え ＶＥ起動 CPURUNTRG=1 C_Stage_Change_up() 定常状態 C_Stage_Steady_A() End 制御フロー 割り込み関係 論理関係 制御フロ 割り込み関係 論理関係

東芝M370グループによる

モータ & PFC

1 hi 制御

1chip 制御

マイコンによる力率改善(ＰＦＣ制御)

ベクトルエンジン によるモ タ制御

TMPM372FW

デモセット外観 によるモータ制御

(1)PFC

制御用

IC

削減によるコストダウン

(2)

ソフトウェアによる

Vdc

出力電圧の変更 調整が可能

●MCUによるPFC制御のメリット

(2)

ソフトウェアによる

Vdc

出力電圧の変更、調整が可能

(3)

モータ制御

(

負荷

)

に連動した電源制御が可能

(4)

電源チューニングの容易性

(

部品変更不要

)

(5)

汎用性の向上

(

基板の共通化

)

(5)

汎用性の向上

(

基板の共通化

)

ＰＦＣ制御の性能検証

AC電流がピーク時にのみ流れ、大きい

力率向上

0.749→0.995

電流ピーク減少 2.9A

→2.0A

東芝無償セミナー : インバータモータ コース

コース概要

モ ー タ の 原 理 か ら ブ ラ シ レ ス モ ー タ を 使 っ た 可 変 速 制 御 技 術 を 解 説 し 、

8ビットPMDマイコンを用いた実習を通じ学習します。

モータの基礎知識を学習したいと考えている技術者や、ベクトル制御セミナー

コ ス内容 ２日コ ス（ ９ ３０ １６ ３０ ）

タ

基礎知識を学習した

考え

る技術者や、

ク

ル制御

ナ

受講予定の方でブラシレスモータの基礎知識を求めている技術者にお勧めです。

コース内容 ２日コース（ ９：３０～１６：３０ ） 1日目 ・ブラシレスモータの動作原理： (30分) ・ブラシレスモータ制御の解説： (50分) ・東芝モータ制御マイコンの製品紹介： (30分) ・モータ制御マイコンスタータキットの紹介：(60分) ・モータ制御マイコンを使ったブラシレス ・モータ制御マイコンを使ったブラシレス モータ制御の解説： (50分) ・モータ制御マイコン機能の解説： (90分) 2日目 ・開発ツールの概要説明： (80分) ・矩形波駆動サンプルプログラムの解説： (90分) ・正弦波駆動サンプルプログラムの解説： (90分) ・サンプルプログラム演習：サンプルプログラム演習： (70分)(70分) ※開発環境やＣコンパイラの詳細な使用方法は講座に含まれません。

東芝無償セミナー :ブラシレスモータのベクトル制御コース

近年

省エネや高効率が要求されるモ

タ制御の分野で

今

注目されている

コース概要

近年、省エネや高効率が要求されるモータ制御の分野で、今、注目されている

ベクトル制御についての解説をします。

また、実際に、ARM Cortex

TM

_{-M3コア搭載のベクトル制御マイコン(TMPM370グ}

ル

プ)を使

たブラシレスモ

タのベクトル制御を体感していただけます

ループ)を使ったブラシレスモータのベクトル制御を体感していただけます。

東芝のベクトル制御は、基本的な処理をハードウエア化し、CPUの負荷を低減し

た東芝独自の方式です。ベクトル制御に興味がある技術者、ベクトル制御の

メリ

トを知りたい技術者

また

ベクトル制御でのモ

タ制御をご検討の

メリットを知りたい技術者、また、ベクトル制御でのモータ制御をご検討の

技術者にお勧めです。

コース内容 １日コース（ ９：３０～１６：３０ ） ・ベクトル制御の概要説明： (60分) ・ベクトル制御をハードウエア化したベクトル制御をハ ドウエア化した ベクトルエンジンの概要説明： (60分) ・プログラム例の説明： (45分) ・開発ツールの概要説明： (30分) ベクトル制御のプ グラム演習 (60分) ・ベクトル制御のプログラム演習： (60分) ・東芝モータ制御マイコンの製品紹介： (15分) ※開発環境やＣコンパイラの詳細な使用方法は講座に含まれません。 ※モ タの動作原理についてはインバ タモ タセミナ で解説しております ※モータの動作原理についてはインバータモータセミナーで解説しております。

東芝はお客様へ最適なソリューションを

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ご提供いたします。