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JP2003209989A - Method and apparatus for detecting rotational position of brushless DC motor and refrigerator - Google Patents

Method and apparatus for detecting rotational position of brushless DC motor and refrigerator

Info

Publication number
JP2003209989A
JP2003209989A JP2002003377A JP2002003377A JP2003209989A JP 2003209989 A JP2003209989 A JP 2003209989A JP 2002003377 A JP2002003377 A JP 2002003377A JP 2002003377 A JP2002003377 A JP 2002003377A JP 2003209989 A JP2003209989 A JP 2003209989A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
current
brushless
axis
electromotive force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002003377A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Omura
直起 大村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002003377A priority Critical patent/JP2003209989A/en
Publication of JP2003209989A publication Critical patent/JP2003209989A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the rotational position of a rotor accurately regardless of the temperature variation of a motor. <P>SOLUTION: A current difference operating section 21 determines current differences ΔIdm and ΔIqm between estimated currents Idm and Iqm calculated at a motor model current operating section 20 based on the equivalent model formula of a motor and detected currents Id and Iq. An integration adjuster 24 integrates the current difference ΔIqm to determine a speed electromotive force em. A proportion adjuster 26 and an integration adjuster 27 perform the proportional operation and integration of the current difference ΔIdm, respectively. Based on proportion/integration results and the speed electromotive force em, an estimated speed electromotive force em and an estimated rotational position θm are obtained. Since the integration adjuster 27 is provided additionally, estimation accuracy is enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、等価モデル式に基
づいて算出したd軸/q軸推定電流と検出したd軸/q
軸電流とに基づいて回転子の回転位置を検出するブラシ
レスDCモータの回転位置検出方法および回転位置検出
装置並びにこれを用いた冷蔵庫に関する。
The present invention relates to a d-axis / q-axis estimated current calculated based on an equivalent model formula and a detected d-axis / q.
The present invention relates to a rotational position detection method for a brushless DC motor that detects the rotational position of a rotor based on an axial current, a rotational position detection device, and a refrigerator using the same.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】ブラシレスDCモータ
(以下、モータと称す)は、高効率であって比較的保守
が容易なことから産業界において広く用いられている。
このモータを駆動するためには、回転子の位置情報が不
可欠であって、エンコーダ、レゾルバ、ホールセンサな
どの位置検出器が用いられている。しかし、エンコーダ
やレゾルバなどを回転軸に取り付ける場合、モータが大
型化しコストが上昇してしまう。また、冷蔵庫のコンプ
レッサモータのように回転子が高温の冷媒に晒される場
合には、ホールセンサを配置することが困難となる。こ
うした事情を考慮して、電流センサを用いて検出したモ
ータ電流に基づいて回転位置を推定する方法、すなわち
センサレス制御法が種々提案されている。
Brushless DC motors (hereinafter referred to as motors) are widely used in industry because of their high efficiency and relatively easy maintenance.
In order to drive this motor, position information of the rotor is indispensable, and position detectors such as encoders, resolvers, and Hall sensors are used. However, when an encoder, a resolver or the like is attached to the rotary shaft, the motor becomes large and the cost increases. Further, when the rotor is exposed to a high temperature refrigerant like a compressor motor of a refrigerator, it becomes difficult to dispose the Hall sensor. In consideration of such circumstances, various methods for estimating the rotational position based on the motor current detected by the current sensor, that is, sensorless control methods have been proposed.

【0003】例えば、電気学会論文誌D,Vol.117,No1,
p98-104(1997) には「速度起電力推定に基づくセンサレ
ス突極形ブラシレスDCモータ制御」が示されている。
この制御方法は、速度起電力推定に基づいた円筒形モー
タのセンサレス制御法を突極形モータへ拡張したもので
ある。ここで用いられている推定アルゴリズムは、上記
論文の(11)式および(12)式に示されているよう
に、実電流と内部モデル式に基づく推定電流との誤差電
流に基づいて速度起電力および回転位置を推定するもの
である。
For example, IEEJ Transactions D, Vol. 117, No1,
In p98-104 (1997), "sensorless salient pole type brushless DC motor control based on speed electromotive force estimation" is shown.
This control method is an extension of the sensorless control method for a cylindrical motor based on speed electromotive force estimation to a salient pole motor. The estimation algorithm used here is a speed electromotive force based on the error current between the actual current and the estimated current based on the internal model equation, as shown in equations (11) and (12) of the above paper. And the rotational position is estimated.

【0004】しかし、この制御方法は、モータの温度変
化が小さい場合あるいは回転子の磁石に温度依存性の小
さいものを用いる場合には良いが、それ以外の環境や条
件の下では、温度変化により磁石の磁束(つまり速度起
電力定数KE)や巻線抵抗Rが変化して内部モデル式の
持つ定数とずれてしまい、推定する回転位置に誤差が生
じる。この誤差はモータ効率を低下させるとともに振動
増大の原因となり、例えば冷蔵庫のコンプレッサモータ
の駆動に上記制御方法を適用した場合、消費電力の増大
や騒音の増大を引き起こす虞がある。
However, this control method is good when the temperature change of the motor is small or when the magnet of the rotor having a small temperature dependence is used, but under other environments and conditions, the temperature change may be different. The magnetic flux of the magnet (that is, the speed electromotive force constant KE) and the winding resistance R change and deviate from the constants of the internal model formula, and an error occurs in the estimated rotational position. This error reduces the motor efficiency and causes an increase in vibration. For example, when the above control method is applied to drive a compressor motor of a refrigerator, there is a possibility that power consumption and noise increase.

【0005】上記推定誤差を低減するためには、d軸誤
差電流による回転位置の推定比例ゲインを高めることが
考えられる。しかし、推定比例ゲインを高めると、電流
に現れる高調波成分も増大されてしまうため、トルクリ
プルが大きくなるとともに不安定な駆動状態に陥り易く
なるという新たな問題が生じる。
In order to reduce the estimation error, it is possible to increase the estimated proportional gain of the rotational position due to the d-axis error current. However, if the estimated proportional gain is increased, the harmonic components appearing in the current are also increased, which causes a new problem that the torque ripple increases and an unstable drive state easily occurs.

【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、モータの温度変化にかかわらず、回転
子の回転位置を精度良く検出できるブラシレスDCモー
タの回転位置検出方法および回転位置検出装置並びにこ
れを用いた冷蔵庫を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a rotational position detecting method and a rotational position detecting method for a brushless DC motor capable of accurately detecting the rotational position of a rotor regardless of the temperature change of the motor. An object is to provide a device and a refrigerator using the device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載したブラシレスDCモータの回転位
置検出方法は、ブラシレスDCモータに流れる電流を検
出し、回転座標変換によって前記検出した電流を前記ブ
ラシレスDCモータの界磁方向成分であるd軸電流とこ
れに直交する成分であるq軸電流とに分離し、前記ブラ
シレスDCモータの等価モデル式に基づいて界磁方向成
分であるd軸推定電流とこれに直交する成分であるq軸
推定電流とを演算し、前記d軸推定電流と前記d軸電流
との差分であるd軸電流偏差および前記q軸推定電流と
前記q軸電流との差分であるq軸電流偏差を演算し、前
記q軸電流偏差を積分演算することにより速度起電力を
求め、前記d軸電流偏差を比例演算および積分演算した
結果と前記演算した速度起電力とに基づいて前記ブラシ
レスDCモータの回転子の回転位置を求めることを特徴
とする。
In order to achieve the above object, a method for detecting a rotational position of a brushless DC motor according to a first aspect of the present invention detects a current flowing through the brushless DC motor, and detects the current by rotational coordinate conversion. Is separated into a d-axis current which is a field direction component of the brushless DC motor and a q-axis current which is a component orthogonal to the field direction component, and the d-axis which is a field direction component based on the equivalent model formula of the brushless DC motor. The estimated current and the q-axis estimated current that is a component orthogonal thereto are calculated, and the d-axis current deviation that is the difference between the d-axis estimated current and the d-axis current and the q-axis estimated current and the q-axis current are calculated. Of the d-axis current deviation is calculated by calculating the q-axis current deviation which is the difference between the two, and calculating the speed electromotive force by integrating the q-axis current deviation. And it obtains the rotational position of the rotor of the brushless DC motor based on the DoOkoshi power.

【0008】この方法によれば、検出されたブラシレス
DCモータに流れる実電流は、回転座標変換によりd軸
電流とq軸電流とに分離されるとともに、予め設定され
たブラシレスDCモータの等価モデル式に基づいてd軸
推定電流とq軸推定電流とが演算される。そして、これ
らに基づいてd軸電流偏差とq軸電流偏差とが演算され
る。
According to this method, the detected actual current flowing in the brushless DC motor is separated into the d-axis current and the q-axis current by the rotational coordinate conversion, and the preset equivalent model expression of the brushless DC motor is obtained. Based on, the d-axis estimated current and the q-axis estimated current are calculated. Then, based on these, the d-axis current deviation and the q-axis current deviation are calculated.

【0009】一般に、速度起電力定数は温度変化により
変動し易いため、q軸電流偏差を積分演算することによ
り得られる速度起電力も温度の影響を受け易い。これに
対し、d軸側は速度起電力の要素を含んでいないので、
d軸電流偏差を積分演算により定常的に0に収束させる
と、温度変化の影響を殆ど受けることなく回転子の回転
位置ひいては回転速度を求めることができる。この場
合、d軸側の積分演算を支配的とするために、d軸電流
偏差の積分ゲインをq軸電流偏差の積分ゲインよりも高
く設定することが好ましい。
In general, since the speed electromotive force constant easily changes due to temperature change, the speed electromotive force obtained by integrating the q-axis current deviation is also easily affected by temperature. On the other hand, since the d-axis side does not include the element of speed electromotive force,
When the d-axis current deviation is constantly converged to 0 by the integral calculation, the rotational position of the rotor and thus the rotational speed can be obtained with little influence of temperature change. In this case, it is preferable to set the integral gain of the d-axis current deviation higher than the integral gain of the q-axis current deviation in order to make the integral calculation on the d-axis side dominant.

【0010】その結果、温度変化によりモータ磁石の磁
束(つまり速度起電力定数KE)が変動し等価モデル式
の持つ定数とずれた場合であっても、検出される回転位
置には温度変化に起因する誤差が殆ど生じず、常に精度
良く回転位置を得ることができる。そして、本回転位置
検出方法を用いてブラシレスDCモータを駆動すれば、
モータ効率を高められるとともに振動を低減できる。
As a result, even if the magnetic flux of the motor magnet (that is, the speed electromotive force constant KE) fluctuates due to the temperature change and deviates from the constant of the equivalent model formula, the detected rotational position is caused by the temperature change. Error is hardly generated, and the rotational position can always be obtained with high accuracy. Then, if the brushless DC motor is driven using this rotational position detection method,
Motor efficiency can be improved and vibration can be reduced.

【0011】この場合、ブラシレスDCモータの始動時
において、d軸電流偏差の積分演算を停止すると良い
(請求項2)。モータ始動時すなわち停止状態から所定
の回転状態に達するまでの期間は回転速度や負荷の変化
割合が大きいので、回転位置の推定には高い応答性が必
要とされる。そこで、この始動期間にあっては、d軸電
流偏差に対し比例演算のみで回転位置を推定演算し、そ
の後回転速度や負荷が安定してきたところで積分演算を
開始する。これにより、モータの温度変化による回転位
置の誤差を低減できることに加えて、始動時の安定性が
高まり始動特性が改善される。
In this case, it is preferable to stop the integral calculation of the d-axis current deviation when the brushless DC motor is started (claim 2). Since the rate of change of the rotational speed and the load is large during the motor startup, that is, from the stopped state to the time when the predetermined rotational state is reached, high responsiveness is required for estimating the rotational position. Therefore, in this starting period, the rotational position is estimated and calculated only by the proportional calculation with respect to the d-axis current deviation, and then the integral calculation is started when the rotational speed and the load become stable. As a result, the error in the rotational position due to the temperature change of the motor can be reduced, and the stability at the time of starting is improved and the starting characteristics are improved.

【0012】また、所定の回転条件の下では、q軸電流
偏差を積分演算することにより速度起電力を求めること
に替えて目標回転速度を用いて速度起電力を求めると良
い(請求項3)。モータの速度起電力に高調波成分を含
む場合、q軸電流偏差の積分演算により得られる速度起
電力にもその高調波成分が現れる。この高調波成分は速
度制御ループに入り込むため、速度制御ループがこの高
調波成分に応答しないように速度制御ループのゲインを
下げざるを得ない。しかし、ゲインを下げると、応答性
が低下したり定常偏差が大きくなるなどの不都合が生じ
る。これに対して、目標回転速度により速度起電力を求
めれば、速度制御ループへの高調波成分の入り込みが低
減するので、速度制御ループのゲインを高めることがで
き高応答性と高安定性を確保できる。また、モータの振
動も低減する。
Under a predetermined rotation condition, the speed electromotive force may be calculated using the target rotation speed instead of calculating the speed electromotive force by integrating the q-axis current deviation. . When the speed electromotive force of the motor contains a harmonic component, the harmonic component also appears in the speed electromotive force obtained by the integral calculation of the q-axis current deviation. Since this harmonic component enters the speed control loop, the gain of the speed control loop must be reduced so that the speed control loop does not respond to this harmonic component. However, when the gain is lowered, there are inconveniences such as a decrease in responsiveness and an increase in steady-state deviation. On the other hand, if the speed electromotive force is obtained from the target rotation speed, the entry of harmonic components into the speed control loop is reduced, so the gain of the speed control loop can be increased and high responsiveness and high stability are ensured. it can. Also, vibration of the motor is reduced.

【0013】請求項4ないし6に記載した手段によれ
ば、上述した回転位置検出方法を回転位置検出装置とし
て実現できる。そして、冷凍サイクルに設けられたコン
プレッサと、このコンプレッサを駆動するブラシレスD
Cモータと、これら請求項4ないし6の何れかに記載の
回転位置検出装置と、この回転位置検出装置から出力さ
れる前記ブラシレスDCモータの回転子の回転位置に基
づいて前記ブラシレスDCモータを駆動する駆動装置と
を備えて冷蔵庫を構成すれば(請求項7)、高温冷媒に
晒されるブラシレスDCモータを回転位置検出器を用い
ずにセンサレス駆動できる。この場合、回転位置検出装
置は、モータの温度変化に依らず常に精度の高い回転位
置を得ることができるので、冷蔵庫の効率を高められる
とともにモータに起因して生じる振動も低減できる。
According to the means described in claims 4 to 6, the rotational position detecting method described above can be realized as a rotational position detecting device. Then, a compressor provided in the refrigeration cycle and a brushless D that drives this compressor
The brushless DC motor is driven based on the C motor, the rotational position detecting device according to any one of claims 4 to 6, and the rotational position of the rotor of the brushless DC motor output from the rotational position detecting device. If a refrigerator is provided with the drive device that operates (Claim 7), the brushless DC motor exposed to the high-temperature refrigerant can be sensorlessly driven without using the rotational position detector. In this case, the rotational position detecting device can always obtain a highly accurate rotational position regardless of the temperature change of the motor, so that the efficiency of the refrigerator can be improved and the vibration caused by the motor can be reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態について図1ないし図4を参照しなが
ら説明する。図2は、ブラシレスDCモータの駆動装置
を示す電気的構成図である。この図2において、駆動装
置1は、目標トルク演算部2、目標電流演算部3、目標
電圧演算部4、dq/αβ変換部5、PWM信号生成部
6、インバータ回路7、モータ電流検出部8(電流検出
手段に相当)、三相/二相変換部9、αβ/dq変換部
10(座標変換手段に相当)および位置推定部11から
構成されている。また、回転位置検出装置は、このうち
のモータ電流検出部8、三相/二相変換部9、αβ/d
q変換部10および位置推定部11から構成されてい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is an electrical configuration diagram showing a brushless DC motor drive device. In FIG. 2, the drive device 1 includes a target torque calculation unit 2, a target current calculation unit 3, a target voltage calculation unit 4, a dq / αβ conversion unit 5, a PWM signal generation unit 6, an inverter circuit 7, and a motor current detection unit 8. (Corresponding to current detecting means), three-phase / two-phase converting section 9, αβ / dq converting section 10 (corresponding to coordinate converting means), and position estimating section 11. Further, the rotational position detecting device includes a motor current detecting unit 8, a three-phase / two-phase converting unit 9, and αβ / d among them.
The q conversion unit 10 and the position estimation unit 11 are included.

【0015】インバータ回路7は、IGBTなどのスイ
ッチング素子を三相ブリッジ接続してなる電圧型インバ
ータとして構成され、モータ電流検出部8は、a相、b
相の各モータ電流Ia、Ib(以下、単に電流と称す)
を検出するホールCTにより構成されている。その他の
構成部分は、DSPなどのプロセッサからなる制御手段
によりソフトウェア処理されるようになっている。
The inverter circuit 7 is constructed as a voltage type inverter in which switching elements such as IGBTs are connected in a three-phase bridge, and the motor current detecting section 8 has a-phase and b-phase.
Each phase motor current Ia, Ib (hereinafter simply referred to as current)
The hole CT for detecting Other components are software-processed by the control means including a processor such as DSP.

【0016】駆動装置1により駆動される三相ブラシレ
スDCモータ12(以下、モータ12と称す)は、冷蔵
庫の冷凍サイクルに設けられたレシプロ型のコンプレッ
サ13を駆動するもので、回転子に4極の永久磁石を有
する突極形モータである。モータ12はコンプレッサ1
3内に組み込まれており、高温の冷媒に晒される環境下
に置かれている。このため、回転子の位置を検出するた
めのホールセンサ(位置検出器)を設置することができ
ず、駆動装置1はいわゆるセンサレス駆動を行うように
なっている。
A three-phase brushless DC motor 12 (hereinafter referred to as a motor 12) driven by a drive unit 1 drives a reciprocating compressor 13 provided in a refrigerating cycle of a refrigerator, and has a rotor with four poles. It is a salient pole type motor having a permanent magnet. The motor 12 is the compressor 1
It is installed in the inside of the No. 3 and is placed in an environment where it is exposed to a high temperature refrigerant. Therefore, a hall sensor (position detector) for detecting the position of the rotor cannot be installed, and the drive device 1 is so-called sensorless drive.

【0017】駆動装置1は、界磁方向の電流とそれに直
交する方向の電流とを独立して制御するいわゆるベクト
ル制御を行うため、モータ12の回転速度の制御を行う
速度制御ループと、モータ12の電流を制御する電流制
御ループとを有して構成されている。
Since the drive unit 1 performs so-called vector control for independently controlling the current in the field direction and the current in the direction orthogonal thereto, a speed control loop for controlling the rotation speed of the motor 12 and the motor 12 are provided. And a current control loop for controlling the current.

【0018】図3は、以下の説明で用いる座標の定義を
示している。すなわち、d軸は回転子の有する磁石の磁
束(界磁)の向きにとられ、q軸はd軸に対し90°進
んだ向き(つまり速度起電力eの向き)にとられる。ま
た、γ軸は駆動装置1の制御手段が認識している界磁の
向きにとられ、δ軸はγ軸に対し90°進んだ向き(つ
まり推定速度起電力emの向き)にとられる。推定演算
される回転位置に誤差がない場合、γ軸、δ軸はそれぞ
れd軸、q軸に一致する。なお、以下の説明では便宜
上、駆動装置1の内部で用いられるγ軸、δ軸に関する
状態量を表すのにd軸、q軸を用いている。
FIG. 3 shows the definition of coordinates used in the following description. That is, the d-axis is oriented in the direction of the magnetic flux (field) of the magnet of the rotor, and the q-axis is oriented 90 degrees ahead of the d-axis (that is, the direction of the speed electromotive force e). Further, the γ-axis is oriented in the direction of the field recognized by the control means of the driving device 1, and the δ-axis is oriented 90 ° ahead of the γ-axis (that is, the orientation of the estimated speed electromotive force em). When there is no error in the estimated calculated rotational position, the γ-axis and the δ-axis coincide with the d-axis and the q-axis, respectively. In the following description, for convenience, the d-axis and the q-axis are used to represent the state quantities related to the γ-axis and the δ-axis used inside the drive device 1.

【0019】まず、速度制御ループについて説明する。
外部の制御装置からモータ12の目標回転速度ωRef が
入力され、後述する位置推定部11から推定回転速度ω
mが出力される。目標トルク演算部2は、減算器14を
用いて次の(1)式に従って回転速度偏差Δωを算出す
る。
First, the speed control loop will be described.
The target rotation speed ωRef of the motor 12 is input from an external control device, and the estimated rotation speed ω
m is output. The target torque calculation unit 2 uses the subtractor 14 to calculate the rotation speed deviation Δω according to the following equation (1).

【0020】[0020]

【数1】 [Equation 1]

【0021】そして、目標トルク演算部2は、この回転
速度偏差Δωを0に収束させるために、PID調節器1
5を用いて次の(2)式に示す目標トルクTrqRef を
算出する。
The target torque calculation unit 2 then uses the PID adjuster 1 to make the rotational speed deviation Δω converge to zero.
5 is used to calculate the target torque TrqRef shown in the following equation (2).

【0022】[0022]

【数2】 [Equation 2]

【0023】目標電流演算部3は、次の(3)式および
(4)式により、上記目標トルクTrqRef を出力する
のに必要な界磁方向(d軸方向)の目標電流IdRef お
よびこれに直交する方向(q軸方向)の目標電流IqRe
f を求め、電流制御ループに対する入力とする。
The target current calculation unit 3 calculates the target current IdRef in the field direction (d-axis direction) necessary to output the target torque TrqRef and the quadrature with the target current TrqRef according to the following expressions (3) and (4). Target current IqRe in the direction (q-axis direction)
Find f and use it as the input to the current control loop.

【0024】[0024]

【数3】 [Equation 3]

【0025】次に、電流制御ループについて説明する。
三相/二相変換部9は、次の(5)式に従って、モータ
電流検出部8で検出された三相の電流Ia、Ibを二相
の電流Iα、Iβに変換する。
Next, the current control loop will be described.
The three-phase / two-phase converter 9 converts the three-phase currents Ia, Ib detected by the motor current detector 8 into two-phase currents Iα, Iβ according to the following equation (5).

【0026】[0026]

【数4】 [Equation 4]

【0027】αβ/dq変換部10は、モータ12の固
定子座標から回転子座標に回転座標変換(いわゆるdq
変換)するもので、次の(6)式に従って電流Iα、I
βを電流Id、Iqに変換する。ここで、θmは、位置
推定部11で演算された回転子の推定回転位置である。
The αβ / dq conversion unit 10 performs rotational coordinate conversion (so-called dq) from the stator coordinates of the motor 12 to rotor coordinates.
Conversion), and the currents Iα, I according to the following equation (6)
β is converted into currents Id and Iq. Here, θm is the estimated rotational position of the rotor calculated by the position estimation unit 11.

【0028】[0028]

【数5】 [Equation 5]

【0029】目標電圧演算部4は、減算器16、17を
用いて次の(7)式、(8)式に従って、目標電流演算
部3から出力される目標電流IdRef 、IqRef からそ
れぞれ電流Id、Iqを減算して電流偏差ΔId、ΔI
qを算出する。
The target voltage calculation unit 4 uses the subtracters 16 and 17 in accordance with the following formulas (7) and (8) to obtain the currents Id, IdRef and IqRef from the target current calculation unit 3, respectively. Iq is subtracted to obtain current deviations ΔId, ΔI
Calculate q.

【0030】[0030]

【数6】 [Equation 6]

【0031】そして、目標電圧演算部4は、この電流偏
差ΔId、ΔIqを0に収束させるために、それぞれP
ID調節器18、19を用いて次の(9)式、(10)
式に示す電圧Vd、Vqを算出する。
Then, the target voltage calculation unit 4 sets P in order to converge the current deviations ΔId and ΔIq to 0, respectively.
Using the ID adjusters 18 and 19, the following expressions (9) and (10)
The voltages Vd and Vq shown in the formula are calculated.

【0032】[0032]

【数7】 [Equation 7]

【0033】dq/αβ変換部5は、上述したαβ/d
q変換部10とは逆に回転子座標から固定子座標に回転
座標変換するもので、次の(11)式に従って電圧V
d、Vqを電圧Vα、Vβに変換する。
The dq / αβ conversion unit 5 uses the above-mentioned αβ / d.
Contrary to the q-converter 10, the rotor coordinate is converted into the stator coordinate by rotating coordinate conversion, and the voltage V is converted according to the following equation (11).
d and Vq are converted into voltages Vα and Vβ.

【0034】[0034]

【数8】 [Equation 8]

【0035】空間ベクトル方式によるPWM信号生成部
6は、上記二相の電圧Vα、Vβを三相の電圧Va、V
b、Vcに変換するとともに、インバータ回路7を構成
するスイッチング素子に与えるPWM信号を生成する。
本実施形態において、PWM信号の搬送波は6kHz
(周期は166μsec)に設定されており、インバー
タ回路7はこのPWM信号に従って擬似正弦波電圧を出
力する。以上の速度制御ループと電流制御ループによ
り、モータ12(コンプレッサ13)を目標回転速度ω
Ref に一致した回転速度で駆動することができる。
The PWM signal generator 6 based on the space vector system converts the two-phase voltages Vα and Vβ into three-phase voltages Va and V.
While converting into b and Vc, a PWM signal given to the switching element forming the inverter circuit 7 is generated.
In this embodiment, the carrier wave of the PWM signal is 6 kHz.
(The cycle is set to 166 μsec), and the inverter circuit 7 outputs the pseudo sine wave voltage according to the PWM signal. By the above speed control loop and current control loop, the motor 12 (compressor 13) is driven to the target rotation speed ω.
It can be driven at a rotation speed that matches Ref.

【0036】続いて、本発明の特徴部分である位置推定
部11の電気的構成について図1を参照しながら説明す
る。一般に、突極形モータ12のdq座標軸上の電圧・
電流方程式は、次の(12)式、(13)式により示さ
れる。
Next, the electrical configuration of the position estimation unit 11 which is a characteristic part of the present invention will be described with reference to FIG. Generally, the voltage on the dq coordinate axes of the salient pole motor 12
The current equation is expressed by the following equations (12) and (13).

【0037】[0037]

【数9】 [Equation 9]

【0038】モータモデル電流演算部20(電流推定演
算手段に相当)は、(12)式の電圧・電流方程式をサ
ンプル周期Tの離散値系で表した(14)式で示す等価
モデル式を有しており、この等価モデル式に基づいて推
定電流Idm、Iqmを算出する。この等価モデル式
は、所定の温度におけるモータ定数を用いており、記憶
手段例えばEEPROMなどの半導体記憶素子に予め記
憶されている。また、本実施形態において、サンプル周
期Tは上述したPWMの周期(166μsec)に等し
く設定されている。
The motor model current calculation unit 20 (corresponding to current estimation calculation means) has an equivalent model formula represented by formula (14) in which the voltage-current formula of formula (12) is represented by the discrete value system of the sampling period T. The estimated currents Idm and Iqm are calculated based on this equivalent model formula. This equivalent model formula uses a motor constant at a predetermined temperature, and is stored in advance in a storage means such as a semiconductor storage element such as an EEPROM. Further, in the present embodiment, the sampling period T is set equal to the above-mentioned PWM period (166 μsec).

【0039】[0039]

【数10】 [Equation 10]

【0040】電流偏差演算部21(電流偏差演算手段に
相当)は、減算器22、23を用いて次の(15)式、
(16)式に従って、モータモデル電流演算部20から
出力される推定電流Idm(n) 、Iqm(n) からそれぞ
れαβ/dq変換部10から出力される電流Id(n) 、
Iq(n) を減算して電流偏差ΔIdm(n) 、ΔIqm
(n) を算出する。
The current deviation calculator 21 (corresponding to the current deviation calculator) uses the subtracters 22 and 23 to obtain the following equation (15),
According to the equation (16), the estimated currents Idm (n) and Iqm (n) output from the motor model current calculation unit 20 are output from the αβ / dq conversion unit 10, respectively.
Iq (n) is subtracted to obtain a current deviation ΔIdm (n), ΔIqm
Calculate (n).

【0041】[0041]

【数11】 [Equation 11]

【0042】ここで、図3に示す推定軸(γ軸、δ軸)
の角度誤差(図3においてΔθで示す)が小さい場合、
電流偏差ΔIdm(n) は近似的に角度誤差Δθに比例
し、電流偏差ΔIqm(n) は近似的に推定速度起電力e
mの誤差に比例する。そこで、本実施形態では、電流偏
差ΔIdm(n) を0に収束させるように、推定回転速度
ωmをフィードバック制御により補正しながら求めてい
る。以下、その方法について説明する。
Here, the estimated axes (γ axis, δ axis) shown in FIG.
If the angle error of (indicated by Δθ in FIG. 3) is small,
The current deviation ΔIdm (n) is approximately proportional to the angle error Δθ, and the current deviation ΔIqm (n) is approximately the estimated speed electromotive force e.
It is proportional to the error of m. Therefore, in the present embodiment, the estimated rotational speed ωm is calculated by feedback control so that the current deviation ΔIdm (n) converges to zero. The method will be described below.

【0043】まず、q軸の積分調節器24(速度起電力
演算手段に相当)は、次の(17)式に従って電流偏差
ΔIqm(n) を0に収束させることにより、上記(1
4)式で用いられる推定速度起電力em(n) を算出す
る。
First, the q-axis integral adjuster 24 (corresponding to speed electromotive force computing means) converges the current deviation ΔIqm (n) to 0 according to the following equation (17), and
The estimated speed electromotive force em (n) used in the equation 4) is calculated.

【0044】[0044]

【数12】 [Equation 12]

【0045】ここで算出された推定速度起電力em(n)
は、除算器25において速度起電力定数KEで除算さ
れ、推定回転速度ωmの基本項となる(以下の(18)
式参照)。しかし、実際のモータ温度と等価モデル式が
採用するモータ定数の基準温度とが異なる場合、この基
本項は温度に起因する推定誤差を持つことになる。d軸
の比例調節器26、積分調節器27および加算器28、
29は、次の(18)式に従って電流偏差ΔIdm(n)
を0に収束させることにより推定回転速度ωm(n) を算
出する。
The estimated speed electromotive force em (n) calculated here
Is divided by the speed electromotive force constant KE in the divider 25 and becomes the basic term of the estimated rotation speed ωm ((18) below).
See formula). However, when the actual motor temperature is different from the reference temperature of the motor constant used in the equivalent model formula, this basic term has an estimation error due to the temperature. a d-axis proportional controller 26, an integral controller 27 and an adder 28,
29 is the current deviation ΔIdm (n) according to the following equation (18).
The estimated rotation speed ωm (n) is calculated by converging to 0.

【0046】[0046]

【数13】 [Equation 13]

【0047】これら(17)式と(18)式の演算にお
いてそれぞれ積分項が存在するが、積分ゲインKiEm
とKθiとを次の(19)式が満足されるように設定す
ることにより、d軸の積分項を支配的に作用させ、推定
回転速度ωm(n) の推定応答性を推定速度起電力em
(n) の推定応答性よりも高めている。
Although there are integral terms in the calculations of these equations (17) and (18), the integral gain KiEm
And Kθi are set so that the following equation (19) is satisfied, the integral term of the d-axis is dominantly exerted, and the estimated responsiveness of the estimated rotation speed ωm (n) is estimated.
It is higher than the estimated response of (n).

【0048】[0048]

【数14】 [Equation 14]

【0049】積分器30は、次の(20)式に従って推
定回転速度ωm(n) を積分し、回転子の推定回転位置θ
m(n) を求める。すなわち、本実施形態では上記(1
8)式により推定回転速度ωmを求めているが、上記
(18)式は本質的に推定回転位置θmを求めているこ
とになる。なお、上述した比例調節器26、積分調節器
27、加算器28、29および積分器30が、本発明で
いう回転位置演算手段に相当する。
The integrator 30 integrates the estimated rotation speed ωm (n) according to the following equation (20), and calculates the estimated rotation position θ of the rotor.
Find m (n). That is, in the present embodiment, the above (1
Although the estimated rotation speed ωm is obtained by the equation 8), the equation (18) above essentially obtains the estimated rotation position θm. The proportional adjuster 26, the integral adjuster 27, the adders 28 and 29, and the integrator 30 described above correspond to the rotational position calculating means in the present invention.

【0050】[0050]

【数15】 [Equation 15]

【0051】モータ定数のうち温度依存性を持つパラメ
ータは、巻線抵抗Rと速度起電力定数KEである。一般
的なモータの場合、(12)式で示す電圧・電流方程式
においてインピーダンス降下値R・Iqよりも速度起電
力値emの方がはるかに大きく支配的である。本実施形
態では上記(17)式〜(19)式に示したように、速
度起電力定数KEの影響を受けないd軸側の電流偏差Δ
Idm(n) を、ゲインの高い積分調節器27を用いて0
に収束させている。このため、回転位置(回転速度)の
推定に比例調節器26のみを用いていた従来構成に比
べ、温度変化に起因する推定回転位置θm(n) の推定誤
差を大幅に低減することができる。
Among the motor constants, the parameters having temperature dependence are the winding resistance R and the speed electromotive force constant KE. In the case of a general motor, the speed electromotive force value em is much more dominant than the impedance drop value R · Iq in the voltage / current equation shown in equation (12). In the present embodiment, as shown in the above equations (17) to (19), the current deviation Δ on the d-axis side that is not affected by the speed electromotive force constant KE.
Idm (n) is set to 0 by using the high gain integral regulator 27.
Has converged to. Therefore, the estimation error of the estimated rotational position θm (n) due to the temperature change can be significantly reduced as compared with the conventional configuration in which only the proportional adjuster 26 is used to estimate the rotational position (rotational speed).

【0052】以下、上述した回転位置検出方法の効果を
検証するために行った試験結果について説明する。試験
は、突極形の供試モータ2にエンコーダ(360パルス
/回転)を取り付け、ヒータでモータ2を加熱してモー
タ温度を10℃ずつ変化させながら、位置推定部11か
ら出力される推定回転位置θmとエンコーダ信号に基づ
いて得られる実際の回転位置θとの差(推定誤差)を測
定した。エンコーダは、図3に示す座標定義に従って正
確に位置合わせをした。モータ2の回転速度ωは30r
ps、トルクは0.2Nmである。
The results of the test conducted to verify the effect of the above-described rotational position detecting method will be described below. In the test, an encoder (360 pulses / revolution) was attached to the salient pole type test motor 2, and the estimated rotation output from the position estimation unit 11 was changed while heating the motor 2 with a heater to change the motor temperature by 10 ° C. The difference (estimation error) between the position θm and the actual rotational position θ obtained based on the encoder signal was measured. The encoder was accurately aligned according to the coordinate definition shown in FIG. The rotation speed ω of the motor 2 is 30r
The ps and the torque are 0.2 Nm.

【0053】エンコーダ信号はプロセッサに入力されて
おり、エンコーダ信号に基づく回転位置θは、プロセッ
サ内部で演算される上記推定回転位置θmと同一規格値
にスケーリングされた後、推定回転位置θmと共にD/
Aコンバータを介してプロセッサから出力される。試験
装置の都合上、D/Aコンバータからの出力周期はPW
M信号の周期に等しく設定されているため最大で166
μsecの出力遅れを生じるが、モータ2の回転速度ω
が低いため特に問題とはならない。
The encoder signal is input to the processor, and the rotational position θ based on the encoder signal is scaled to the same standard value as the estimated rotational position θm calculated inside the processor, and then the estimated rotational position θm and D /
It is output from the processor via the A converter. Due to the test equipment, the output cycle from the D / A converter is PW.
Since it is set equal to the period of the M signal, the maximum is 166.
An output delay of μsec occurs, but the rotation speed ω of the motor 2
Since it is low, there is no particular problem.

【0054】図4が測定結果を示している。横軸はモー
タ温度(℃)を示し、縦軸は推定誤差(%)を示してい
る。この図4において、●印でプロットされた測定点が
本実施形態の駆動装置1によるもので、□印でプロット
された測定点が「発明が解決しようとする課題」に掲げ
た「速度起電力推定に基づくセンサレス突極形ブラシレ
スDCモータ制御」(以下、従来制御と称す)によるも
のである。
FIG. 4 shows the measurement results. The horizontal axis indicates the motor temperature (° C), and the vertical axis indicates the estimation error (%). In FIG. 4, the measurement points plotted by ● are those by the driving device 1 of the present embodiment, and the measurement points plotted by □ are “speed electromotive force” listed in “Problems to be solved by the invention”. This is based on "sensorless salient pole brushless DC motor control based on estimation" (hereinafter referred to as conventional control).

【0055】コンプレッサへの適用で想定されるモータ
温度範囲を含む−10℃から130℃までの温度範囲に
おいて、従来制御では±20%程度の推定誤差が生じる
のに対し、本実施形態の駆動装置1では推定誤差が1%
程度でほぼ一定となり、推定回転位置θmの推定誤差が
大幅に改善されていることが分かる。これは、上述した
積分調節器27を追加したことによる効果と考えられ
る。
In the temperature range from −10 ° C. to 130 ° C. including the motor temperature range expected for application to the compressor, the conventional control causes an estimation error of about ± 20%, whereas the drive device of the present embodiment. 1 has an estimated error of 1%
It can be seen that the estimated error becomes substantially constant, and the estimation error of the estimated rotational position θm is greatly improved. This is considered to be the effect of adding the integral adjuster 27 described above.

【0056】以上説明したように、本実施形態の駆動装
置1は、モータ12の等価モデル式を有し、この等価モ
デル式に基づいて算出した推定電流Idm、Iqmと、
モータ電流検出部8により検出した電流Id、Iqとの
電流偏差ΔIdm、ΔIqmを求め、電流偏差ΔIqm
を0に収束させることにより推定速度起電力emを算出
し、電流偏差ΔIdmを0に収束させることにより推定
回転速度ωm(すなわち推定回転位置θm)を算出する
構成となっている。
As described above, the driving apparatus 1 of this embodiment has the equivalent model formula of the motor 12, and the estimated currents Idm and Iqm calculated based on this equivalent model formula,
The current deviations ΔIqm and ΔIqm from the currents Id and Iq detected by the motor current detection unit 8 are calculated to obtain the current deviation ΔIqm.
Is converged to 0 to calculate the estimated speed electromotive force em, and the current deviation ΔIdm is converged to 0 to calculate the estimated rotational speed ωm (that is, the estimated rotational position θm).

【0057】そして、温度変化により変動し易い速度起
電力eの要素を含んでいないd軸側に積分調節器27を
設け、電流偏差ΔIdmが定常的に0に収束するように
構成したので、温度変化の影響を殆ど受けることなく推
定回転速度ωmひいては推定回転位置θmを求めること
ができる。さらに、電流偏差ΔIdmに対する積分ゲイ
ンKiEmを電流偏差ΔIqmに対する積分ゲインKθ
iよりも大きく設定したので、d軸側の補正が強く作用
することになり、温度変化による推定誤差をより低減す
ることができる。
Further, since the integral adjuster 27 is provided on the d-axis side which does not include the element of the speed electromotive force e which easily changes due to the temperature change, and the current deviation ΔIdm is constantly converged to 0, The estimated rotational speed ωm and thus the estimated rotational position θm can be obtained with little influence of the change. Further, the integral gain KiEm for the current deviation ΔIdm is set to the integral gain Kθ for the current deviation ΔIqm.
Since it is set larger than i, the correction on the d-axis side has a strong effect, and the estimation error due to temperature change can be further reduced.

【0058】その結果、試験により検証したように、温
度変化によりモータ磁石の磁束(速度起電力定数KE)
が変動し等価モデル式の持つ定数とずれた場合であって
も、推定回転位置θmには殆ど誤差が生じず高い位置精
度を得ることができる。これにより、モータ効率を高め
られるとともに振動を低減できる。
As a result, as verified by the test, the magnetic flux (velocity electromotive force constant KE) of the motor magnet changes due to the temperature change.
Even if the value fluctuates and deviates from the constant of the equivalent model formula, there is almost no error in the estimated rotational position θm, and high position accuracy can be obtained. As a result, motor efficiency can be improved and vibration can be reduced.

【0059】また、冷蔵庫のコンプレッサ13を駆動す
るモータ12は、コンプレッサ13の運転中に高温冷媒
に晒されるが、駆動装置1を用いてモータ12をセンサ
レスベクトル制御すれば、モータ12の温度変化に依ら
ずモータ効率ひいては冷蔵庫の効率を高められるととも
にモータ12に起因する振動も低減できる。
Further, the motor 12 for driving the compressor 13 of the refrigerator is exposed to the high temperature refrigerant during the operation of the compressor 13. However, if the motor 12 is controlled by the sensorless vector using the driving device 1, the temperature of the motor 12 changes. Independently, the motor efficiency and thus the refrigerator efficiency can be improved, and the vibration caused by the motor 12 can be reduced.

【0060】(第2の実施形態)次に、第1の実施形態
に対し始動特性を改善した第2の実施形態について図5
を参照しながら説明する。図5は、図1と同様に位置推
定部の電気的構成を示している。ここに示す位置推定部
31は、図1に示す位置推定部11に対し、積分調節器
27と加算器28との間に開閉手段32を具備した点が
異なっている。図5におけるその他の構成部分は第1の
実施形態と同じであり、駆動装置の全体的な構成も図2
に示す通りである。なお、本実施形態においても、位置
推定部31等に示す各処理は、プロセッサによりソフト
ウェア処理されるようになっている。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment in which the starting characteristic is improved as compared with the first embodiment will be described with reference to FIG.
Will be described with reference to. FIG. 5 shows the electrical configuration of the position estimation unit as in FIG. The position estimation unit 31 shown here is different from the position estimation unit 11 shown in FIG. 1 in that an opening / closing means 32 is provided between the integration adjuster 27 and the adder 28. Other components in FIG. 5 are the same as those in the first embodiment, and the overall configuration of the driving device is also the same as in FIG.
As shown in. Also in this embodiment, each processing shown in the position estimation unit 31 and the like is software-processed by the processor.

【0061】モータ12の始動は、まず電流Id、Iq
をそれぞれ一定値、0Aとした状態で約1.5秒間回転
子の位置決めを行った後、電流Id、Iqをそれぞれ0
A、一定値に切り替えて始動トルクを発生させる。この
始動トルクの発生処理とほぼ同時に、位置推定処理、速
度制御処理を順に開始する。位置決め時の電流Idの大
きさ、始動トルク発生時の電流Iqの大きさ、ステップ
応答にするかランプ応答にするかは状況により適宜切り
替えれば良い。
To start the motor 12, first the currents Id and Iq
After positioning the rotor for about 1.5 seconds with the constant values of 0A and 0A respectively, the currents Id and Iq are set to 0, respectively.
A. A starting torque is generated by switching to a constant value. Almost at the same time as the starting torque generation processing, the position estimation processing and the speed control processing are sequentially started. The magnitude of the current Id at the time of positioning, the magnitude of the current Iq at the time of starting torque generation, and whether to use the step response or the ramp response may be appropriately switched depending on the situation.

【0062】しかし、何れにしても始動時は回転位置の
推定が難しく、推定遅れにより回転位置のずれが大きく
なると、発生トルクが負となってモータ12が逆回転す
る虞が生じる。従って、始動直後の回転位置の推定には
高い精度よりも高い応答性が要求される。そこで、本実
施形態では、始動直後において開閉手段32を開状態と
し、推定回転速度ωm(n) の演算を次の(21)式によ
り行っている。
In any case, however, it is difficult to estimate the rotational position at the time of starting, and if the rotational position is greatly deviated due to the estimation delay, the generated torque may become negative and the motor 12 may rotate in the reverse direction. Therefore, a higher responsiveness than a high accuracy is required for estimating the rotational position immediately after starting. Therefore, in the present embodiment, the opening / closing means 32 is opened immediately after the start, and the estimated rotation speed ωm (n) is calculated by the following equation (21).

【0063】[0063]

【数16】 [Equation 16]

【0064】始動後、次の(22)式、(23)式の条
件がともに満たされた時点で、開閉手段32を閉状態に
切り替え、以降は第1の実施形態と同様に(18)式に
従って推定回転速度ωm(n) を算出する。
After the start, when the conditions of the following equations (22) and (23) are both satisfied, the opening / closing means 32 is switched to the closed state, and thereafter, the equation (18) is the same as in the first embodiment. The estimated rotation speed ωm (n) is calculated in accordance with

【0065】[0065]

【数17】 [Equation 17]

【0066】以上説明した始動制御によれば、始動期間
には積分調節器27を切り離して比例調節器26のみで
推定回転位置θmを算出するので、推定回転位置θmの
推定遅れが小さくなり安定した始動特性が得られる。ま
た、始動期間の経過後は、積分調節器27の作用によっ
て、第1の実施形態と同様に高効率で安定した駆動が可
能となる。なお、始動期間では積分調節器27が作用し
ないため多少の位置ずれが生じるが、始動期間はごく短
時間なのでモータ効率の低下による影響は殆どなく、冷
蔵庫に適用した場合の消費電力の増大も生じない。
According to the starting control described above, the integral adjusting device 27 is disconnected during the starting period and the estimated rotational position θm is calculated only by the proportional adjusting device 26. Therefore, the estimated delay of the estimated rotational position θm becomes small and stable. Starting characteristics are obtained. Further, after the start-up period has elapsed, the operation of the integral adjuster 27 enables high-efficiency and stable driving as in the first embodiment. It should be noted that although the integration adjuster 27 does not operate during the start-up period, some positional deviation occurs, but since the start-up period is very short, there is almost no effect due to a decrease in motor efficiency, and an increase in power consumption when applied to a refrigerator also occurs. Absent.

【0067】(第3の実施形態)次に、第1の実施形態
に対し定常駆動時の安定性を改善した第3の実施形態に
ついて図6を参照しながら説明する。図6は、図1と同
様に位置推定部の電気的構成を示している。ここに示す
位置推定部33は、図1に示す位置推定部11に対し、
除算器25から出力される回転速度と目標回転速度ωRe
f との何れか一方を選択して加算器29に与えるための
切替手段34を備えた点を異にしている。図6における
その他の構成部分は第1の実施形態と同じであり、駆動
装置の全体的な構成も図2に示す通りである。なお、本
実施形態においても、位置推定部33等に示す各処理
は、プロセッサによりソフトウェア処理されるようにな
っている。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment in which the stability during steady driving is improved as compared with the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the electrical configuration of the position estimation unit as in FIG. The position estimation unit 33 shown here is different from the position estimation unit 11 shown in FIG.
The rotation speed output from the divider 25 and the target rotation speed ωRe
The difference is that a switching means 34 for selecting either one of f 1 and supplying it to the adder 29 is provided. The other components in FIG. 6 are the same as those in the first embodiment, and the overall configuration of the drive device is also as shown in FIG. Also in this embodiment, each process shown in the position estimation unit 33 and the like is software-processed by the processor.

【0068】第1の実施形態においては、おおよその回
転速度をem/KEにより求めているが((18)式参
照)、モータ12の速度起電力eが高調波成分を含む場
合には推定速度起電力emにも高調波成分が重畳する。
この場合には、速度制御ループがこの高調波成分に応答
し振動が生じ易くなる。そこで、低速の回転速度におい
ては、切替手段34により除算器25からの回転速度を
選択し(18)式に従って推定回転速度ωmを求める一
方、それよりも高い回転速度においては、切替手段34
により目標回転速度ωRef を選択し次の(24)式によ
り推定回転速度ωm(n) を求めるようになっている。切
り替えのしきい値は、例えば40rpsとしている。
In the first embodiment, the approximate rotation speed is calculated by em / KE (see the equation (18)). However, when the speed electromotive force e of the motor 12 includes a harmonic component, the estimated speed is calculated. A harmonic component is also superimposed on the electromotive force em.
In this case, the speed control loop responds to this harmonic component and vibration is likely to occur. Therefore, at low rotational speeds, the switching means 34 selects the rotational speed from the divider 25 to obtain the estimated rotational speed ωm according to the equation (18), while at higher rotational speeds, the switching means 34.
The target rotation speed ωRef is selected by and the estimated rotation speed ωm (n) is calculated by the following equation (24). The switching threshold is, for example, 40 rps.

【0069】[0069]

【数18】 [Equation 18]

【0070】以上説明した駆動制御によれば、推定ゲイ
ンである比例ゲインKθpと積分ゲインKθiを下げる
ことなく、速度制御ループへの高調波成分の入り込みを
低減できるので、速度制御ループのゲインを高めること
ができ、高応答性と高安定性を確保できるとともにモー
タ12の振動を低減できる。
According to the drive control described above, the entry of harmonic components into the speed control loop can be reduced without lowering the proportional gain Kθp and the integral gain Kθi which are the estimated gains, so that the gain of the speed control loop is increased. Therefore, high responsiveness and high stability can be secured, and vibration of the motor 12 can be reduced.

【0071】(その他の実施形態)なお、本発明は上記
した各実施形態に限定されるものではなく、以下のよう
な変形あるいは拡大が可能である。モータ12は、突極
形に限られず円筒形であっても良い。また、本発明でい
うブラシレスDCモータとは、界磁に永久磁石を用い、
その磁束と電機子電流により作られる磁束との相互作用
を回転原理とするモータ(例えば同期モータ)を広く含
んでいる。本発明の回転位置検出装置を備えた駆動装置
1は、冷蔵庫のコンプレッサモータへの適用に限られ
ず、エアコンのコンプレッサモータその他のブラシレス
DCモータに広く適用できる。第2の実施形態で説明し
た始動制御と第3の実施形態で説明した駆動制御とをと
もに用いる構成としても良い。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications or expansions are possible. The motor 12 is not limited to the salient pole type, but may be a cylindrical type. Further, the brushless DC motor according to the present invention uses a permanent magnet for the field,
A motor (for example, a synchronous motor) whose rotation principle is an interaction between the magnetic flux and the magnetic flux generated by the armature current is widely included. The drive device 1 including the rotational position detecting device of the present invention is not limited to being applied to a compressor motor of a refrigerator, but can be widely applied to a compressor motor of an air conditioner and other brushless DC motors. A configuration may be used in which both the start control described in the second embodiment and the drive control described in the third embodiment are used.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のブラシレスDCモータの回転位置検出方法は、d軸電
流とq軸電流とを検出するとともに等価モデル式に基づ
いてd軸推定電流とq軸推定電流とを演算し、q軸電流
偏差を積分演算することにより速度起電力を求め、d軸
電流偏差を比例演算および積分演算した結果と前記速度
起電力とに基づいて回転子の回転位置を求める。これに
より、速度起電力の要素を含んでいないd軸側において
電流偏差を積分演算により定常的に0に収束させること
ができるので、温度変化の影響を殆ど受けることなく高
精度の回転位置を得ることができる。この回転位置検出
方法を用いてブラシレスDCモータを駆動すれば、モー
タ効率を高められるとともに振動を低減できる。
As is apparent from the above description, the method for detecting the rotational position of the brushless DC motor according to the present invention detects the d-axis current and the q-axis current and calculates the d-axis estimated current based on the equivalent model formula. The q-axis estimated current is calculated and the q-axis current deviation is integrated to obtain the speed electromotive force, and the rotation of the rotor is calculated based on the speed electromotive force and the result of the proportional calculation and the integral calculation of the d-axis current deviation. Find the position. As a result, the current deviation can be steadily converged to 0 on the d-axis side that does not include the speed electromotive force element by the integral calculation, so that a highly accurate rotational position can be obtained with almost no influence of temperature change. be able to. By driving the brushless DC motor using this rotational position detecting method, the motor efficiency can be improved and the vibration can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示す位置推定部の電
気的構成図
FIG. 1 is an electrical configuration diagram of a position estimation unit showing a first embodiment of the present invention.

【図2】ブラシレスDCモータの駆動装置を示す電気的
構成図
FIG. 2 is an electrical configuration diagram showing a brushless DC motor driving device.

【図3】座標の定義を示す図FIG. 3 is a diagram showing the definition of coordinates.

【図4】モータ温度に対する回転位置の推定誤差の試験
結果を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a test result of an estimation error of a rotational position with respect to a motor temperature.

【図5】本発明の第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施形態を示す図1相当図FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は駆動装置、8はモータ電流検出部(電流検出手
段)、10はαβ/dq変換部(座標変換手段)、12
はブラシレスDCモータ、13はコンプレッサ、20は
モータモデル電流演算部(電流推定演算手段)、21は
電流偏差演算部(電流偏差演算手段)、24は積分調節
器(速度起電力演算手段)、34は切替手段である。
1 is a drive device, 8 is a motor current detection unit (current detection unit), 10 is an αβ / dq conversion unit (coordinate conversion unit), 12
Is a brushless DC motor, 13 is a compressor, 20 is a motor model current calculator (current estimation calculator), 21 is a current deviation calculator (current deviation calculator), 24 is an integral controller (speed electromotive force calculator), 34 Is a switching means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H560 AA02 BB04 BB12 DA14 DB20 EB01 RR03 SS07 TT07 TT15 XA02 XA04 XA12 XA13 5H576 AA12 BB02 BB04 CC05 DD02 DD07 EE01 EE11 FF01 FF02 GG02 GG04 HB01 JJ03 JJ22 JJ23 JJ24 LL14 LL22 LL24 LL41    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5H560 AA02 BB04 BB12 DA14 DB20                       EB01 RR03 SS07 TT07 TT15                       XA02 XA04 XA12 XA13                 5H576 AA12 BB02 BB04 CC05 DD02                       DD07 EE01 EE11 FF01 FF02                       GG02 GG04 HB01 JJ03 JJ22                       JJ23 JJ24 LL14 LL22 LL24                       LL41

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブラシレスDCモータに流れる電流を検
出し、 回転座標変換によって前記検出した電流を前記ブラシレ
スDCモータの界磁方向成分であるd軸電流とこれに直
交する成分であるq軸電流とに分離し、 前記ブラシレスDCモータの等価モデル式に基づいて界
磁方向成分であるd軸推定電流とこれに直交する成分で
あるq軸推定電流とを演算し、 前記d軸推定電流と前記d軸電流との差分であるd軸電
流偏差および前記q軸推定電流と前記q軸電流との差分
であるq軸電流偏差を演算し、 前記q軸電流偏差を積分演算することにより速度起電力
を求め、 前記d軸電流偏差を比例演算および積分演算した結果と
前記演算した速度起電力とに基づいて前記ブラシレスD
Cモータの回転子の回転位置を求めることを特徴とする
ブラシレスDCモータの回転位置検出方法。
1. A current flowing through a brushless DC motor is detected, and the detected current is converted by rotational coordinate conversion into a d-axis current which is a field direction component of the brushless DC motor and a q-axis current which is a component orthogonal thereto. The d-axis estimated current, which is a field direction component, and the q-axis estimated current, which is a component orthogonal to the field direction component, based on the equivalent model formula of the brushless DC motor. The d-axis current deviation that is the difference from the axis current and the q-axis current deviation that is the difference between the q-axis estimated current and the q-axis current are calculated, and the speed electromotive force is calculated by integrating the q-axis current deviation. The brushless D is obtained based on the result of the proportional calculation and the integral calculation of the d-axis current deviation and the calculated speed electromotive force.
A method for detecting a rotational position of a brushless DC motor, characterized in that a rotational position of a rotor of a C motor is obtained.
【請求項2】 前記ブラシレスDCモータの始動時に前
記d軸電流偏差の積分演算を停止することを特徴とする
請求項1記載のブラシレスDCモータの回転位置検出方
法。
2. The method for detecting the rotational position of a brushless DC motor according to claim 1, wherein the integral calculation of the d-axis current deviation is stopped when the brushless DC motor is started.
【請求項3】 所定の回転条件の下では、前記q軸電流
偏差を積分演算することにより速度起電力を求めること
に替えて目標回転速度を用いて速度起電力を求めること
を特徴とする請求項1または2記載のブラシレスDCモ
ータの回転位置検出方法。
3. Under a predetermined rotation condition, the speed electromotive force is calculated using a target rotation speed instead of calculating the speed electromotive force by integrating the q-axis current deviation. Item 3. A method for detecting a rotational position of a brushless DC motor according to Item 1 or 2.
【請求項4】 ブラシレスDCモータに流れる電流を検
出する電流検出手段と、 この電流検出手段により検出された電流が前記ブラシレ
スDCモータの界磁方向成分であるd軸電流とこれに直
交する成分であるq軸電流とに分離されるように回転座
標変換を行う座標変換手段と、 前記ブラシレスDCモータの等価モデル式に基づいて界
磁方向成分であるd軸推定電流とこれに直交する成分で
あるq軸推定電流とを演算する電流推定演算手段と、 前記d軸推定電流と前記座標変換手段から出力されるd
軸電流との差分であるd軸電流偏差および前記q軸推定
電流と前記座標変換手段から出力されるq軸電流との差
分であるq軸電流偏差を演算する電流偏差演算手段と、 積分手段を有し前記q軸電流偏差を積分演算することに
より速度起電力を求める速度起電力演算手段と、 比例手段と積分手段とを有し前記d軸電流偏差を比例演
算および積分演算した結果と前記速度起電力演算手段か
ら出力される速度起電力とに基づいて前記ブラシレスD
Cモータの回転子の回転位置を求める回転位置演算手段
とを備えて構成されていることを特徴とするブラシレス
DCモータの回転位置検出装置。
4. A current detecting means for detecting a current flowing through a brushless DC motor, and a current detected by the current detecting means is a d-axis current which is a field direction component of the brushless DC motor and a component orthogonal thereto. A coordinate conversion unit that performs rotational coordinate conversion so as to be separated into a certain q-axis current, a d-axis estimated current that is a field direction component based on the equivalent model formula of the brushless DC motor, and a component orthogonal to this. A current estimation calculation means for calculating the q-axis estimated current, and d output from the d-axis estimated current and the coordinate conversion means.
A d-axis current deviation that is a difference from the axis current and a current deviation calculation means that calculates a q-axis current deviation that is a difference between the q-axis estimated current and the q-axis current output from the coordinate conversion means; And a speed electromotive force calculating means for calculating a speed electromotive force by integrating the q-axis current deviation, a proportional means and an integrating means, and a result of the proportional calculation and integral calculation of the d-axis current deviation and the speed. Based on the speed electromotive force output from the electromotive force calculation means, the brushless D
A rotation position detecting device for a brushless DC motor, comprising: a rotation position calculating means for obtaining a rotation position of a rotor of a C motor.
【請求項5】 前記回転位置演算手段は、前記ブラシレ
スDCモータの始動時に、前記積分手段による前記d軸
電流偏差の積分演算を停止するように構成されているこ
とを特徴とする請求項4記載のブラシレスDCモータの
回転位置検出装置。
5. The rotation position calculation means is configured to stop the integration calculation of the d-axis current deviation by the integration means when the brushless DC motor is started. Brushless DC motor rotation position detector.
【請求項6】 前記速度起電力演算手段は、前記q軸電
流偏差を積分演算することにより求めた速度起電力と目
標回転速度により求めた速度起電力との何れか一方を選
択的に出力するための切換手段を備えていることを特徴
とする請求項4または5記載のブラシレスDCモータの
回転位置検出装置。
6. The speed electromotive force computing means selectively outputs either one of a speed electromotive force obtained by integrating the q-axis current deviation and a speed electromotive force obtained by a target rotation speed. 6. The rotation position detecting device for a brushless DC motor according to claim 4 or 5, further comprising switching means for switching.
【請求項7】 冷凍サイクルに設けられたコンプレッサ
と、 このコンプレッサを駆動するブラシレスDCモータと、 請求項4ないし6の何れかに記載の回転位置検出装置
と、 この回転位置検出装置から出力される前記ブラシレスD
Cモータの回転子の回転位置に基づいて前記ブラシレス
DCモータを駆動する駆動装置とを備えて構成されてい
ることを特徴とする冷蔵庫。
7. A compressor provided in a refrigeration cycle, a brushless DC motor for driving the compressor, a rotational position detecting device according to claim 4, and an output from the rotational position detecting device. The brushless D
A refrigerator configured to drive the brushless DC motor based on a rotational position of a rotor of the C motor.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006069635A3 (en) * 2004-12-22 2006-09-08 Lucas Automotive Gmbh Sensorless measurement of positioning travel especially on an electromotively operated parking brake
KR100661654B1 (en) 2004-08-24 2006-12-26 삼성전자주식회사 Initial operation method of motor drive device and three-phase motor
JP2010035351A (en) * 2008-07-29 2010-02-12 Honda Motor Co Ltd Device for estimating rotor position of synchronous electric motor
WO2010149650A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 Robert Bosch Gmbh Method for at least determining the rotor position of rotating or linear synchronious machines
JP2012090449A (en) * 2010-10-20 2012-05-10 Panasonic Corp Motor drive device for washing machine
WO2012175243A3 (en) * 2011-06-24 2013-08-01 Robert Bosch Gmbh Determination of the rotor position of a synchronous machine
CN106998163A (en) * 2017-04-11 2017-08-01 嘉兴学院 The method of adjustment of permanent-magnet synchronous motor rotor position PI control parameters

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100661654B1 (en) 2004-08-24 2006-12-26 삼성전자주식회사 Initial operation method of motor drive device and three-phase motor
WO2006069635A3 (en) * 2004-12-22 2006-09-08 Lucas Automotive Gmbh Sensorless measurement of positioning travel especially on an electromotively operated parking brake
US7555401B2 (en) 2004-12-22 2009-06-30 Lucas Automotive Gmbh Sensorless measurement of positioning travel, especially on an electromotively operated parking brake
JP2010035351A (en) * 2008-07-29 2010-02-12 Honda Motor Co Ltd Device for estimating rotor position of synchronous electric motor
WO2010149650A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-29 Robert Bosch Gmbh Method for at least determining the rotor position of rotating or linear synchronious machines
CN102577082A (en) * 2009-06-23 2012-07-11 罗伯特·博世有限公司 Method for at least determining the rotor position of rotating or linear synchronious machines
CN102577082B (en) * 2009-06-23 2016-03-23 罗伯特·博世有限公司 At least for determining the method for the rotor-position of rotation or linear synchronous generator
JP2012090449A (en) * 2010-10-20 2012-05-10 Panasonic Corp Motor drive device for washing machine
WO2012175243A3 (en) * 2011-06-24 2013-08-01 Robert Bosch Gmbh Determination of the rotor position of a synchronous machine
CN106998163A (en) * 2017-04-11 2017-08-01 嘉兴学院 The method of adjustment of permanent-magnet synchronous motor rotor position PI control parameters

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