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JP2001086784A - モータの制御方法 - Google Patents

モータの制御方法

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JP2001086784A
JP2001086784A JP26300099A JP26300099A JP2001086784A JP 2001086784 A JP2001086784 A JP 2001086784A JP 26300099 A JP26300099 A JP 26300099A JP 26300099 A JP26300099 A JP 26300099A JP 2001086784 A JP2001086784 A JP 2001086784A
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motor
voltage
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duty ratio
current
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JP26300099A
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Toru Nakamura
亨 中村
Hiroyuki Kanehara
弘幸 金原
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Fujitsu General Ltd
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Fujitsu General Ltd
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Publication date
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  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの制御方法において、負荷増大による
アクティブフィルタの出力直流電圧の低下を防ぐ。 【解決手段】 交流電源1を整流部2で直流電圧に変換
するとともに、この直流電圧をアクティブフィルタ部3
で所定電圧として当該モータ6をインバータ制御するイ
ンバータ部5に供給する。制御回路20は、当該入力交
流電流波形をほぼ正弦波にするためにアクティブフィル
タ部3のスイッチング素子3bをオン、オフする一方、
インバータ部5を制御してモータ6を回転制御する。こ
のとき、スイッチング素子3bを一定のチョッピングデ
ューティ比で駆動し、アクティブフィルタ部3の出力直
流電圧を一定としている場合、入力交流電流としての一
次電流を電流検出センサ10で検出する一方、モータ電
流の増大により一次電流が増加量すると、この増加量に
応じてチョッピングデューティ比のオン幅を大きくす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は家電機器等のモータ
(ブラシレスDCモータ)等をインバータ制御する制御
技術に係り、特に詳しくは、電源回路のアクティブフィ
ルタの出力直流電圧を制御するモータの制御方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】モータをインバータ制御する場合、直流
電圧をスイッチングしてモータに印加する一方、その直
流電圧をアクティブフィルタで制御し、入力交流電流波
形をほぼ正弦波とする。この制御装置としては、例えば
図4に示す構成のものがある。
【0003】図4において、この制御装置は、交流電源
1をダイオードブリッジ回路の整流部2で直流電圧に変
換してアクティブフィルタ部3に入力し、このアクティ
ブフィルタ部3の出力直流電圧をコンデンサ4で平滑化
してインバータ部5に入力し、このインバータ部5の複
数スイッチング素子で入力直流電圧をスイッチングして
例えば三相交流に変換してモータ6に印加する。
【0004】なお、アクティブフィルタ部3は、整流部
2の正側端子に直列に接続したチョークコイル3aと、
このチョークコイル3aの他端子(出力側)と整流部2
の負側端子との間に接続したスイッチング素子(IGB
T;絶縁ゲート形トランジスタ)3bとを備えている。
【0005】また、上記制御装置は、インバータ部5の
スイッチング素子をオン、オフ駆動するとともに、アク
ティブフィルタ部3のスイッチング素子3bをオン、オ
フ制御する制御回路7およびベースアンプ回路8を備え
ている。なお、図示しないが、制御回路7は当該モータ
の制御用マイクロコンピュータであり、モータの運転に
必要な種々の回路との入出力信号の授受を行ってモータ
の各部位を制御する。
【0006】さらに、上記制御装置は、モータ6の回転
子の位置を検出する位置検出回路9を備え、この位置検
出回路9からの位置検出信号を制御回路7に入力し、モ
ータ6の電機子巻線の通電を切り替え、回転制御を適切
に行う。
【0007】さらにまた、当該入力交流電流(一次電
流)を検出するために電流検出センサ(CT;カレント
トランス)10および一次電流検出回路11を備え、こ
の一次電流検出回路11からの検出電流を制御回路7に
入力し、その検出電流に応じて所定指令(チョッピング
デューティ比)でアクティブフィルタ部3のスイッチン
グ素子3bを所定にオン、オフ制御し、入力交流電流波
形をほぼ正弦波とする。
【0008】このように、入力交流電流波形をほぼ正弦
波とし、入力交流電流波形の歪波を小さくすることによ
り、高調波電流を低減して力率の向上を図ることができ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記モータの
制御方法においては、モータ電流の大きさによってアク
ティブフィルタ部3の出力直流電圧が変動し、例えばア
クティブフィルタ部3に対して一定の指令値(チョッピ
ングデューティ比)を与え続けている場合には、チョッ
ピングデューティ比が固定されていることから、モータ
6の負荷増大により同モータ6に流れる電流が上昇する
と、その分アクティブフィルタ部3の出力直流電圧が相
対的に減少してしまい、モータの運転効率の低下とな
る。
【0010】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、モータの負荷増大によるアクティブ
フィルタの出力直流電圧の低下を防ぐことができ、効率
的な運転ができるようにしたモータの制御方法を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力交流電源を整流手段で直流電圧に変
換するとともに、少なくともスイッチング素子を含むア
クティブフィルタで前記直流電圧を所定電圧として当該
モータをインバータ制御するインバータ手段に供給し、
当該入力交流電流波形をほぼ正弦波にするために前記ス
イッチング素子をオン、オフ制御する一方、前記インバ
ータ手段を駆動して前記モータを回転制御するモータの
制御方法であって、前記スイッチング素子を一定のチョ
ッピングデューティ比で駆動し、前記アクティブフィル
タの出力直流電圧を一定としているときに、前記入力交
流電流としての一次電流を検出するとともに、該一次電
流の増加量を算出し、該算出増加量に応じて前記チョッ
ピングデューティ比のオン幅を大きくするようにしたこ
とを特徴としている。
【0012】本発明は、入力交流電源を整流手段で直流
電圧に変換するとともに、少なくともスイッチング素子
を含むアクティブフィルタで前記直流電圧を所定電圧と
して当該モータをインバータ制御するインバータ手段に
供給し、当該入力交流電流波形をほぼ正弦波にするため
に前記スイッチング素子をオン、オフ制御する一方、前
記インバータ手段をPWM制御して前記モータを目標回
転数に制御するモータの制御方法であって、前記スイッ
チング素子を一定のチョッピングデューティ比で駆動
し、前記アクティブフィルタの出力直流電圧を一定とし
ているときに、前記PWM制御を行うためのPWMデュ
ーティ比のオン幅の増加量を算出するとともに、該算出
増加量に応じて前記チョッピングデューティ比のオン幅
を大きくするようにしたことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
ないし図3を参照して詳しく説明する。なお、図1中、
図4と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0014】図1において、このモータの制御方法が適
用される制御装置は、アクティブフィルタ部3のスイッ
チング素子3bを一定のチョッピングデューティ比で駆
動しているときに、モータ6の負荷増大を当該入力交流
電流(一次電流)の増加量、あるいはインバータ部5を
制御するPWMデューティ比のオン幅の増加量により判
断し、かつ、その増加量を算出し、この増加量に応じて
スイッチング素子3bのチョッピングデューティ比のオ
ン幅を大きくする制御回路(マイクロコンピュータ)2
0を備えている。なお、制御回路20は、図4に示す制
御回路7の機能も備えている。
【0015】図2に示すように、一次電流の増加量が大
きいほど、アクティブフィルタ部3の出力直流電圧の低
下量が大きくなる(同図の波線矢印分)。すなわち、ス
イッチング素子3bのチョッピングデューティ比は一定
値であり、アクティブフィルタ部3の出力直流電圧が一
定であるときに、一次電流が通常時よりも増大した場
合、モータ6の電流が通常より増え、出力直流電圧が低
下するからである。
【0016】また、図3に示すように、PWMデューテ
ィ比のオン幅の増加量が大きいほど、アクティブフィル
タ部3の出力直流電圧の低下量が大きくなる(同図の波
線矢印分)。すなわち、スイッチング素子3bのチョッ
ピングデューティ比が一定値であり、アクティブフィル
タ部3の出力直流電圧が一定であるときに、PWMデュ
ーティ比のオン幅が通常時よりも大きくなった場合、モ
ータ6の電流が通常より増え、出力直流電圧が低下した
ためモータ6の印加電圧を補正し、速度制御を補正して
いるからである。
【0017】次に、上記構成の制御装置の動作を説明す
ると、まず制御回路20は、アクティブフィルタ部3の
スイッチング素子3bを一定のチョッピングデューティ
比で駆動し、モータ6を目標回転数で制御しているもの
とする。
【0018】このチョッピングデューティ比を一定とし
ているときに、一次電流を検出して通常時より増大して
いるか否かを判断する。例えば、一次電流を検出し、こ
れを通常時の一次電流としてメモリに記憶した後、所定
時間毎に一次電流を検出し、この検出された一次電流と
メモリの一次電流とを比較し、一次電流が増大している
か否かを判断する。
【0019】ここで、モータ6の負荷が何らかの要因で
重くなり、モータ6の電流が増大すると、アクティブフ
ィルタ部3の出力直流電圧が低下することがある。この
ような状態、つまり一次電流が増大した場合には、現に
検出した一次電流とメモリの一次電流とにより増大分
(増加量)を算出するとともに、この算出増加量に応じ
てスイッチング素子3bのチョッピングデューティ比の
オン幅を大きくする。このとき、上記チョッピングデュ
ーティ比のオン幅が大きくなるため、アクティブフィル
タ部3の出力直流電圧の低下分が補正され、出力直流電
圧の低下が防止される。なお、一次電流の増加量に対し
てチョッピングデューティ比のオン幅を大きくする量は
予め経験的に求めておけばよい。
【0020】モータ6をPWM制御している場合、モー
タ6の回転数が目標回転数からずれると、その回転数を
補正し、PWMデューティ比のオン幅を増加させ、モー
タ6の回転数を目標回転数とする。したがって、上述し
たアクティブフィルタ部3の出力直流電圧の低下が補正
されると、モータ6の回転数が目標回転数より高くな
る。しかしこの場合、当該PWM制御により、PWMデ
ューティ比のオン幅が元の値まで小さくされ、つまりモ
ータ6の回転数を目標回転数とする制御が行われること
になる。
【0021】また、一次電流の増加量だけなく、PWM
デューティ比のオン幅の増加量によっても、アクティブ
フィルタ部3の出力直流電圧の低下を判断することがで
きる。 この場合、上記チョッピングデューティ比を一
定としているときに、PWMデューティ比のオン幅を通
常時の値としてメモリに記憶した後、所定時間毎に現P
WMデューティ比のオン幅とメモリのオン幅とを比較
し、PWMデューティ比のオン幅が増大しているか否か
を判断する。
【0022】このとき、モータ6の負荷が何らかの要因
で重くなり、つまりモータ6の電流が増大すると、アク
ティブフィルタ部3の出力直流電圧が低下することがあ
る。このような状態、つまりPWMデューティ比のオン
幅が増大した場合、現PWMデューティ比とメモリのオ
ン幅とにより増大分(増加量)を算出し、この増加量に
応じてスイッチング素子3bのチョッピングデューティ
比のオン幅を大きくする。すると、アクティブフィルタ
部3の出力直流電圧の低下分が補正され、出力直流電圧
の低下が防止される。なお、PWMデューティ比のオン
幅の増加量に対してチョッピングデューティ比のオン幅
を大きくする量は予め経験的に求めておけばよい。
【0023】PWM制御おいては、モータ6の回転数が
目標回転数からずれると、その回転数を補正し、PWM
デューティ比のオン幅を増加させ、モータ6の回転数を
目標回転数とする。したがって、上述したアクティブフ
ィルタ部3の出力直流電圧の低下が補正されると、モー
タ6の回転数が目標回転数より高くなる。しかしこの場
合、当該PWM制御により、PWMデューティ比のオン
幅が元の値まで小さくされ、モータ6の回転数を目標回
転数とする制御が行われることになる。
【0024】このように、アクティブフィルタ部3のス
イッチング素子3bを一定のチョッピングデューティ比
で駆動しているときに、モータ電流が増大し、アクティ
ブフィルタ部3の出力直流電圧が低下する場合、その出
力直流電圧の低下量を一次電流の増加量あるいはPWM
デューティ比のオン幅の増加量をもって判断し、この増
加量に応じてスイッチング素子3bを制御するチョッピ
ングデューティ比のオン幅を大きくする。
【0025】したがって、アクティブフィルタ部3の出
力直流電圧の低下量を補正して元の一定値に戻し、出力
直流電圧の低下を防止することができる。また、アクテ
ィブフィルタ部3の出力直流電圧を抵抗回路で分圧し、
この分圧電圧により出力直流電圧の低下を検出すること
もできるが、既に説明したように、本発明ではそのよう
な分圧回路を必要としないことから、コストアップにな
らずに済む。
【0026】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、以下に述
べる効果を奏する。本発明は直流電圧をアクティブフィ
ルタで所定電圧として当該モータを駆動するインバータ
手段に供給してなるモータの制御において、アクティブ
フィルタのスイッチング素子を一定のチョッピングデュ
ーティ比で駆動し、そのアクティブフィルタの出力直流
電圧を一定としているときに、入力交流電流としての一
次電流を検出するとともに、この一次電流の増加量を算
出し、この算出増加量に応じてチョッピングデューティ
比のオン幅を大きくし、この増加量が大きいほど、その
チョッピングデューティ比のオン幅が大きくなることか
ら、例えば、モータ負荷増大により電流が増大した場合
にも、アクティブフィルタの出力直流電圧の低下を防止
することができることにより、最適な直流電圧で安定し
たモータの駆動が可能となるとともに、効率的な運転が
可能となるという効果がある。
【0027】また、モータをPWM制御する場合、上記
一次電流の増加量に代えてPWMデューティ比のオン幅
の増加量を用い、アクティブフィルタのスイッチング素
子を一定のチョッピングデューティ比で駆動し、そのア
クティブフィルタの出力直流電圧を一定としているとき
に、PWMデューティ比のオン幅の増加量を算出すると
ともに、この算出増加量に応じてそのチョッピングデュ
ーティ比のオン幅を大きくしていることから、上述と同
様の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示し、モータの制御方
法が適用される制御装置の概略的ブロック線図。
【図2】図1に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。
【図3】図1に示す制御装置の動作を説明するための概
略的グラフ図。
【図4】従来のモータの制御装置の概略的ブロック線
図。
【符号の説明】
1 入力交流電源 2 整流部 3 アクティブフィルタ部 3a チョークコイル 3b スイッチング素子(IGBT) 4 インバータ部 5 モータ 7,20 制御回路(マイクロコンピュータ) 10 電流検出センサ(CT) 11 一次電流検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA02 BB06 CA01 CB05 CC12 CC23 DB07 DC02 DC07 EA02 5H560 AA10 BB04 BB12 DC12 EB01 GG04 SS03 SS07 TT08 UA02 UA06 XA12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力交流電源を整流手段で直流電圧に変
    換するとともに、少なくともスイッチング素子を含むア
    クティブフィルタで前記直流電圧を所定電圧として当該
    モータをインバータ制御するインバータ手段に供給し、
    当該入力交流電流波形をほぼ正弦波にするために前記ス
    イッチング素子をオン、オフ制御する一方、前記インバ
    ータ手段を駆動して前記モータを回転制御するモータの
    制御方法であって、前記スイッチング素子を一定のチョ
    ッピングデューティ比で駆動し、前記アクティブフィル
    タの出力直流電圧を一定としているときに、前記入力交
    流電流としての一次電流を検出するとともに、該一次電
    流の増加量を算出し、該算出増加量に応じて前記チョッ
    ピングデューティ比のオン幅を大きくするようにしたこ
    とを特徴とするモータの制御方法。
  2. 【請求項2】 入力交流電源を整流手段で直流電圧に変
    換するとともに、少なくともスイッチング素子を含むア
    クティブフィルタで前記直流電圧を所定電圧として当該
    モータをインバータ制御するインバータ手段に供給し、
    当該入力交流電流波形をほぼ正弦波にするために前記ス
    イッチング素子をオン、オフ制御する一方、前記インバ
    ータ手段をPWM制御して前記モータを目標回転数に制
    御するモータの制御方法であって、前記スイッチング素
    子を一定のチョッピングデューティ比で駆動し、前記ア
    クティブフィルタの出力直流電圧を一定としているとき
    に、前記PWM制御を行うためのPWMデューティ比の
    オン幅の増加量を算出するとともに、該算出増加量に応
    じて前記チョッピングデューティ比のオン幅を大きくす
    るようにしたことを特徴とするモータの制御方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004260964A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Shigumaa Giken Kk 文書細断装置
KR100601055B1 (ko) 2004-04-02 2006-07-19 엘지전자 주식회사 모터 드라이브
US9407180B2 (en) 2013-11-28 2016-08-02 Johnson Electric S.A. Power converting circuit
US9407168B2 (en) 2013-11-28 2016-08-02 Johnson Electric S.A. Power converting circuit

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US9407180B2 (en) 2013-11-28 2016-08-02 Johnson Electric S.A. Power converting circuit
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