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JP2003348880A - Motor control device and control method thereof - Google Patents

Motor control device and control method thereof

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Publication number
JP2003348880A
JP2003348880A JP2002150494A JP2002150494A JP2003348880A JP 2003348880 A JP2003348880 A JP 2003348880A JP 2002150494 A JP2002150494 A JP 2002150494A JP 2002150494 A JP2002150494 A JP 2002150494A JP 2003348880 A JP2003348880 A JP 2003348880A
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Japan
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motor
circuit
switching element
drive circuit
power supply
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JP2002150494A
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Japanese (ja)
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Inventor
Shinichiro Katagiri
紳一郎 片桐
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの制御装置において、ブートストラッ
プコンデンサの容量を減らして駆動回路の小型化を図
る。 【解決手段】 主電源12の直流電圧をインバータ回路
1でスイッチングしてモータに印加する際、上アームの
スイッチング素子Ua,Va,Waをブートストラップ
方式によるドライブ回路2を介して制御するとともに、
下アームのスイッチング素子X,Y,Zをブートストラ
ップ方式によるドライブ回路2を介して制御する。この
とき、スイッチング素子Ua,Va,WaをPWM制御
してモータ3を駆動するが、PWM制御のオフ時に下ア
ームのスイッチング素子をオンしてライブ回路2の電源
回路のブートストラップコンデンサ10を一定周期ごと
に充電するリフレッシュ回路を形成して、ブートストラ
ップコンデンサ10を定電圧源とする。
(57) [Problem] To reduce the size of a drive circuit by reducing the capacity of a bootstrap capacitor in a motor control device. When a DC voltage of a main power supply is switched by an inverter circuit and applied to a motor, switching devices Ua, Va and Wa of an upper arm are controlled via a bootstrap drive circuit and
The switching elements X, Y, and Z of the lower arm are controlled via a drive circuit 2 using a bootstrap method. At this time, the switching elements Ua, Va, and Wa are PWM-controlled to drive the motor 3, but when the PWM control is off, the lower-arm switching elements are turned on to change the bootstrap capacitor 10 of the power supply circuit of the live circuit 2 for a predetermined period. A refresh circuit for charging each time is formed, and the bootstrap capacitor 10 is used as a constant voltage source.

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、モータ(例えばブ
ラシレスDCモータ)をインバータ制御により駆動する
技術に関し、さらに詳しく言えば、その制御装置(駆動
回路)を小型化してモータに内蔵可能とする技術に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for driving a motor (for example, a brushless DC motor) by inverter control, and more specifically, a technique for reducing the size of a control device (drive circuit) so as to be built in the motor. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ブラシレスDCモータのインバ
ータ制御装置の一般的な構成を図4に示す。これによる
と、モータ制御装置は、6個のトランジスタUa,V
a,Wa,X,Y,Zを三相ブリッジに結線したインバ
ータ回路1を備えている。各トランジスタUa,Va,
Wa,X,Y,Zには、インバータのキャリア周波数や
低モータ騒音の観点から、高速スイッチング可能なトラ
ンジスタ(例えばIGBT)が用いられる。また、イン
バータ回路1を駆動する各ドライブ回路2には、ブート
ストラップ方式が採用されている。
2. Description of the Related Art For example, a general configuration of an inverter control device for a brushless DC motor is shown in FIG. According to this, the motor control device includes six transistors Ua, V
The inverter circuit 1 includes a, Wa, X, Y, and Z connected to a three-phase bridge. Each transistor Ua, Va,
For Wa, X, Y, and Z, a transistor (for example, IGBT) capable of high-speed switching is used from the viewpoint of the carrier frequency of the inverter and low motor noise. Each drive circuit 2 for driving the inverter circuit 1 employs a bootstrap method.

【0003】各ドライブ回路2は、ブラシレスDCモー
タ3を制御する制御回路(マイクロコンピュータ)4か
らの信号(例えば、PWM波形信号を含む)のレベルを
調節するシフト回路2aと、このレベルシフトされた信
号によりIGBTを駆動するバッファ回路2bとを備え
ている。ドライブ回路2について、多くの場合、上アー
ムのIGBTにはハイサイドゲートドライブ回路が用い
られ、下アームのIGBTにはローサイドゲートドライ
ブ回路が用いられる。
Each drive circuit 2 includes a shift circuit 2a for adjusting the level of a signal (including, for example, a PWM waveform signal) from a control circuit (microcomputer) 4 for controlling the brushless DC motor 3, and a level-shifted circuit. And a buffer circuit 2b for driving the IGBT by a signal. Regarding the drive circuit 2, a high-side gate drive circuit is used for the upper arm IGBT and a low-side gate drive circuit is used for the lower arm IGBT in many cases.

【0004】また、ドライブ回路2の電源(例えば15
V電圧)5について説明すると、ローサイドゲートドラ
イブ回路には、その15V電圧が直接に供給されるが、
ハイサイドゲートドライブ回路には、15V電圧を充電
電流制限抵抗6,ブートストラップダイード7を介して
ブートストラップコンデンサ8に充電し、このブートス
トラップコンデンサ8の両端に発生した電圧が電圧源と
される。
A power supply (for example, 15
To explain the (V voltage) 5, the 15 V voltage is directly supplied to the low side gate drive circuit.
The high side gate drive circuit charges the bootstrap capacitor 8 with the 15V voltage via the charging current limiting resistor 6 and the bootstrap diode 7, and the voltage generated at both ends of the bootstrap capacitor 8 is used as a voltage source. .

【0005】なお、ローサイドゲートドライブ回路のグ
ランドは、電源5のグランドレベルであり、ハイサイド
ゲートドライブ回路のグランドは、上アームのトランジ
スタ(IGBT)のエミッタ端子レベルである。
The ground of the low-side gate drive circuit is at the ground level of the power supply 5, and the ground of the high-side gate drive circuit is at the emitter terminal level of the transistor (IGBT) of the upper arm.

【0006】このブートストラップ回路によるハイサイ
ドゲートドライブ回路にあっては、下アームのIGBT
のオンにより、電源5の電流がブートストラップダイオ
ード7→ブートストラップコンデンサ8→下アームのI
GBTの経路で流れ、ブートストラップコンデンサ8の
両端に電圧が発生し、この電圧を電圧源として動作す
る。
In the high side gate drive circuit using the bootstrap circuit, the lower arm IGBT
Is turned on, the current of the power supply 5 is changed from the bootstrap diode 7 to the bootstrap capacitor 8 to the lower arm I
The voltage flows through the GBT path, a voltage is generated across the bootstrap capacitor 8, and the voltage is used as a voltage source.

【0007】例えば、図5(f)に示すように、GZ信
号がオンしている場合には、トランジスタWaに供給す
るためのブートストラップコンデンサ2が充電される。
なお、インバータ回路1には、主電源(直流電源)9に
よりその電源が供給される。
For example, as shown in FIG. 5 (f), when the GZ signal is on, the bootstrap capacitor 2 for supplying to the transistor Wa is charged.
The inverter circuit 1 is supplied with power from a main power supply (DC power supply) 9.

【0008】このように、上記ブートストラップ回路に
よるハイサイドゲートドライブ回路およびローサイドゲ
ートドライブ回路をもつトランジスタインバータ構成と
することにより、ドライブ回路にフォトカプラなどを必
要とせず、ドライブ回路の簡素化が図れる。また、上ア
ームのIGBTと下アームのIGBTのドライブ回路の
電源が1つであってよく電源の簡素化が図れる。
As described above, by employing a transistor inverter configuration having a high-side gate drive circuit and a low-side gate drive circuit by the bootstrap circuit, the drive circuit does not require a photocoupler or the like, and the drive circuit can be simplified. . Also, the drive circuits of the upper arm IGBT and the lower arm IGBT need only have one power supply, and the power supply can be simplified.

【0009】上記構成の制御装置において、三相のモー
タ3を回転する場合、制御回路4はインバータ回路1の
IGBTをスイッチングして三相の矩形波電圧とし、こ
れを三相のモータ3に印加する。また、三相のうち二相
に通電を行うが、例えばU相→W相通電し、続いてV相
→W相通電に切り替えるものとすると、PWM波形を生
成してPWM波形を含めた信号を出力する(図5参
照)。
In the control device having the above configuration, when rotating the three-phase motor 3, the control circuit 4 switches the IGBT of the inverter circuit 1 to a three-phase rectangular wave voltage, which is applied to the three-phase motor 3. I do. If two phases are energized out of three phases, for example, U-phase to W-phase energization is switched to V-phase to W-phase energization, a PWM waveform is generated and a signal including the PWM waveform is generated. Output (see FIG. 5).

【0010】例えば、上記GUa信号によりトランジス
タUaを所定デューティ比でオン、オフする一方(図5
(a)参照)、GZ信号によりトランジスタZをオンし
(図5(f)参照)、続いてGVa信号によりトランジ
スタVaを所定デューティ比でオン、オフする一方(図
5(b)参照)、GZ信号トランジスタZをオンのまま
とする(図5(f)参照)。なお、他のトランジスタに
ついてはオフ状態である(図5参照)。このようにし
て、三相の巻線通電を順次切り替えて回転磁界を発生す
ることにより、モータ3には回転力が発生する。
For example, the transistor Ua is turned on and off at a predetermined duty ratio by the GUa signal (see FIG. 5).
(A)), the transistor Z is turned on by the GZ signal (see FIG. 5 (f)), and then the transistor Va is turned on and off at a predetermined duty ratio by the GVa signal (see FIG. 5 (b)). The signal transistor Z is kept on (see FIG. 5F). Note that the other transistors are off (see FIG. 5). Thus, by sequentially switching the three-phase winding energization and generating a rotating magnetic field, a rotating force is generated in the motor 3.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記モータ
制御装置にあっては、トランジスタUa,Va,Waの
動作によりブートストラップコンデンサ8の電圧が低下
するが、モータ3の制御を利用してブートストラップコ
ンデンサ8を充電し、トランジスタUa,Va,Waの
動作電圧を得ている。
In the above motor control device, the voltage of the bootstrap capacitor 8 decreases due to the operation of the transistors Ua, Va and Wa. The capacitor 8 is charged to obtain the operating voltages of the transistors Ua, Va, Wa.

【0012】したがって、ブートストラップコンデンサ
8としてはある程度以上の容量を必要とする関係上、大
きいブートストラップコンデンサ8を用いる必要があっ
た。従来においては、これが駆動回路の小型化および低
コスト化を図るうえでの支障となっていた。
Therefore, a large bootstrap capacitor 8 has to be used because the bootstrap capacitor 8 requires a certain capacity or more. Conventionally, this has been an obstacle in reducing the size and cost of the drive circuit.

【0013】例えば、上記モータ3を空気調和機(エア
コン)のファンモータなどに適用する場合、制御装置を
モータに内蔵することが難しく、少なくともそのブート
ストランプコンデンサ8が外付けになってしまう。
For example, when the motor 3 is applied to a fan motor of an air conditioner (air conditioner), it is difficult to incorporate a control device into the motor, and at least the bootstrap capacitor 8 is externally mounted.

【0014】したがって、本発明の第1の課題は、ブー
トストラップコンデンサの容量を減らして駆動回路の小
型化し、モータに内蔵可能とすることにある。また、本
発明の第2の課題は、モータが何らかの原因で外力によ
って強制的に回転された場合に発生する回生エネルギー
から制御装置を保護することにある。
Therefore, a first object of the present invention is to reduce the capacity of a bootstrap capacitor to reduce the size of a drive circuit, and to enable the drive circuit to be built in a motor. A second object of the present invention is to protect the control device from regenerative energy generated when the motor is forcibly rotated by an external force for some reason.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記第1の課題を解決す
るために、本発明は、直流電圧を上アームおよび下アー
ムのスイッチング素子からなるインバータでスイッチン
グしてモータに印加する際、上記上アームのスイッチン
グ素子をブートストラップ方式によるハイサイドゲート
ドライブ回路を介して制御するとともに、上記下アーム
のスイッチング素子をブートストラップ方式によるロー
サイドゲートドライブ回路を介して制御する一方、少な
くとも上記上アームのスイッチング素子をPWM制御し
てモータを駆動するモータの制御装置において、上記ハ
イサイドゲートドライブ回路の電源回路を構成するブー
トストラップコンデンサを一定周期ごとに充電するリフ
レッシュ回路を備えていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned first problem, the present invention provides a method for applying a DC voltage to a motor by switching the DC voltage with an inverter comprising switching elements of an upper arm and a lower arm and applying the switching to a motor. The switching element of the arm is controlled via a high-side gate drive circuit of a bootstrap method, and the switching element of the lower arm is controlled via a low-side gate drive circuit of a bootstrap method, while at least the switching element of the upper arm is controlled. In the motor control device for driving the motor by PWM control, a refresh circuit for charging a bootstrap capacitor constituting a power supply circuit of the high-side gate drive circuit at regular intervals is provided.

【0016】この構成によれば、ブートストラップコン
デンサの容量が減らせるため、制御装置全体の小型化が
可能であり、したがって、制御装置自体をモータ内の組
み込むことができる。
According to this configuration, since the capacity of the bootstrap capacitor can be reduced, the size of the entire control device can be reduced. Therefore, the control device itself can be incorporated in the motor.

【0017】また、上記第2の課題を解決するために、
本発明は、上記モータがエアコンのファンモータであ
り、上記インバータの主電源(直流電圧源)には、上記
リフレッシュ回路を形成しているときに、上記ファンモ
ータが外力で強制的に回転されて生じた短絡ブレーキ電
流により上記主電源に戻される回生エネルギを消費する
放電抵抗を備えていることを特徴としている。なお、こ
の場合には、上記放電抵抗を除いて当該制御装置が上記
モータに内蔵されることになる。
Further, in order to solve the second problem,
In the present invention, the motor is a fan motor of an air conditioner, and the main power supply (DC voltage source) of the inverter is forcibly rotated by an external force when the refresh circuit is formed. It is characterized by having a discharge resistor that consumes regenerative energy returned to the main power supply due to the generated short-circuit brake current. In this case, the control device is built in the motor except for the discharge resistor.

【0018】また、上記第1の課題を解決するために、
本発明のモータの制御方法は、直流電圧を上アームおよ
び下アームのスイッチング素子からなるインバータでス
イッチングしてモータに印加する際、上記上アームのス
イッチング素子をブートストラップ方式によるハイサイ
ドゲートドライブ回路を介して制御するとともに、上記
下アームのスイッチング素子をブートストラップ方式に
よるローサイドゲートドライブ回路を介して制御する一
方、少なくとも上記上アームのスイッチング素子をPW
M制御してモータを駆動するにあたって、上記上アーム
のスイッチング素子のPWMオフ時に、上記下アームの
スイッチング素子をオンし、上記ハイサイドゲートドラ
イブ回路の電源回路を構成するブートストラップコンデ
ンサを一定周期ごとに充電するリフレッシュ回路を形成
することを特徴としている。
Further, in order to solve the first problem,
The method of controlling a motor according to the present invention is characterized in that when a DC voltage is switched by an inverter including switching elements of an upper arm and a lower arm and applied to the motor, a high-side gate drive circuit using a bootstrap method is used for the switching elements of the upper arm. And the switching element of the lower arm is controlled via a low side gate drive circuit of a bootstrap method, while at least the switching element of the upper arm is controlled by PW
In driving the motor under M control, when the PWM of the switching element of the upper arm is turned off, the switching element of the lower arm is turned on, and the bootstrap capacitor constituting the power supply circuit of the high side gate drive circuit is switched at regular intervals. A refresh circuit for charging the battery is formed.

【0019】また、上記第2の課題を解決するために、
本発明のモータの制御方法は、直流電圧を上アームおよ
び下アームのスイッチング素子からなるインバータでス
イッチングしてモータに印加する際、上記上アームのス
イッチング素子をブートストラップ方式によるハイサイ
ドゲートドライブ回路を介して制御するとともに、上記
下アームのスイッチング素子をブートストラップ方式に
よるローサイドゲートドライブ回路を介して制御する一
方、少なくとも上記上アームのスイッチング素子をPW
M制御してモータを駆動するにあたって、上記インバー
タの主電源回路は放電抵抗を並列に有しており、上記上
アームのスイッチング素子のPWMオフ時に、上記下ア
ームのスイッチング素子をオンし、上記ハイサイドゲー
トドライブ回路の電源回路を構成するブートストラップ
コンデンサを一定周期ごとに充電するリフレッシュ回路
を形成する一方、上記リフレッシュ回路を形成している
ときに、上記モータが外力で強制的に回転されて生じた
短絡ブレーキ電流により上記主電源に戻される回生エネ
ルギを上記放電抵抗で消費するようにしたことを特徴と
している。
Further, in order to solve the second problem,
The method of controlling a motor according to the present invention is characterized in that when a DC voltage is switched by an inverter including switching elements of an upper arm and a lower arm and applied to the motor, a high-side gate drive circuit using a bootstrap method is used for the switching elements of the upper arm. And the switching element of the lower arm is controlled via a low side gate drive circuit of a bootstrap method, while at least the switching element of the upper arm is controlled by PW
In driving the motor under M control, the main power supply circuit of the inverter has a discharge resistor in parallel, and when the PWM of the switching element of the upper arm is off, the switching element of the lower arm is turned on, and While forming a refresh circuit for charging the bootstrap capacitor constituting the power supply circuit of the side gate drive circuit at regular intervals, when the refresh circuit is formed, the motor is forcibly rotated by an external force. The regenerative energy returned to the main power supply by the short-circuit brake current is consumed by the discharge resistor.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図1な
いし図3を参照して詳細に説明する。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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0021】本発明においては、ブートストラップ方式
によるドライブ回路をもつインバータトランジスタ(I
GBT)のうち、上アームのトランジスタをPWM制御
しているときに、そのPWMのオフ時に下アームのIG
BTをオンし、ブートストラップコンデンサに一定周期
ごとに充電を行うリフレッシュ回路を形成して、同ブー
トストラップコンデンサを定電圧源とすることにより、
そのブートストラップコンデンサを従来よりも容量の小
さくすることを意図している。
In the present invention, an inverter transistor (I) having a drive circuit of a bootstrap method is used.
GBT), when the upper arm transistor is under PWM control, when the PWM is off, the lower arm IG
By forming a refresh circuit that turns on the BT and charges the bootstrap capacitor at regular intervals and uses the bootstrap capacitor as a constant voltage source,
The bootstrap capacitor is intended to have a smaller capacity than before.

【0022】そのために、図1に示すように、本発明の
モータの制御装置は、図4に示すブートストラップコン
デンサ8に代えて用いる小容量のブートストラップコン
デンサ10と、PWM制御(所定オン、オフデューティ
比の制御)を行う上アームのIGBTのオフ時に、その
IGBTと対応している下アームのIGBTをオンして
電源5の電流をブートストラップダイオード7、ブート
ストラップコンデンサ10に流し、一定周期毎にそのブ
ートストラップコンデンサ10を充電するリフレッシュ
回路を形成して、同ブートストラップコンデンサ10の
両端電圧を定電圧源とする制御回路11と、従来同様の
直流電圧源、同直流電圧源の両端に並列に接続する放電
抵抗12aおよびコンデンサ12bを有する主電源12
とを備えている。
For this purpose, as shown in FIG. 1, the motor control device of the present invention includes a small-capacity bootstrap capacitor 10 used in place of the bootstrap capacitor 8 shown in FIG. When the IGBT of the upper arm for performing duty ratio control) is turned off, the IGBT of the lower arm corresponding to the IGBT is turned on, and the current of the power supply 5 flows to the bootstrap diode 7 and the bootstrap capacitor 10, and the power supply 5 is supplied at regular intervals. A refresh circuit for charging the bootstrap capacitor 10 is formed, and a control circuit 11 using the voltage across the bootstrap capacitor 10 as a constant voltage source, a DC voltage source similar to the conventional one, and a control circuit 11 in parallel with both ends of the DC voltage source. Power supply 12 having discharge resistor 12a and capacitor 12b connected to
And

【0023】上記構成の制御装置の動作を図2のタイム
チャート図を参照して説明する。なお、図2(a)ない
し(f)は図5(a)ないし(f)に対応している。ま
ず、制御回路11は、従来と同様にインバータ回路1を
PWM制御するために、GUa,GVa,GWa,X,
Y,Z信号を出力して上アームおよび下アームのIGB
Tを所定にスイッチングし、モータ3の巻線通電を切り
替える。
The operation of the control device having the above configuration will be described with reference to the time chart of FIG. 2A to 2F correspond to FIGS. 5A to 5F. First, the control circuit 11 performs GUa, GVa, GWa, X,
Outputs Y and Z signals and outputs IGB of upper arm and lower arm
T is switched in a predetermined manner, and the winding energization of the motor 3 is switched.

【0024】このとき、例えばU相→W相の通電を行う
ために、上アームのトランジスタUaをPWM制御する
とともに、下アームのトランジスタZをオン制御する一
方、そのトランジスタUaのオフ時を利用してパルスを
下アームトランジスタXのGX信号(オフ信号)に重畳
する(図2(d)参照)。なお、その重畳するパルスの
幅(オン幅)は当該PWM制御のオフ幅よりも狭くす
る。
At this time, for example, in order to conduct current from the U phase to the W phase, the upper arm transistor Ua is PWM-controlled and the lower arm transistor Z is turned on, while the off state of the transistor Ua is used. The pulse is superimposed on the GX signal (off signal) of the lower arm transistor X (see FIG. 2D). Note that the width (ON width) of the superposed pulse is smaller than the OFF width of the PWM control.

【0025】続いて、V相→W相の通電を行うために、
上アームトランジスタVaをPWM制御するとともに、
下アームのトランジスタZをオン制御する一方、そのト
ランジスタVaのオフ時を利用してパルスを下アームト
ランジスタYのGY信号(オフ信号)に重畳する(図2
(e)参照)。
Subsequently, in order to energize from the V phase to the W phase,
While controlling the upper arm transistor Va by PWM,
While the lower-arm transistor Z is turned on, a pulse is superimposed on the GY signal (off-signal) of the lower-arm transistor Y using the off-state of the transistor Va (FIG. 2).
(E)).

【0026】以下同様にして、各相の通電が切り替えら
れることから、各通電毎に電源5の電流をブートストラ
ップダイオード7、ブートストラップコンデンサ10に
流すリフレッシュ回路がPWM波形に同期して一定周期
で形成される。
In the same manner, since the energization of each phase is switched in the same manner, a refresh circuit for flowing the current of the power supply 5 to the bootstrap diode 7 and the bootstrap capacitor 10 for each energization is synchronized with the PWM waveform at a constant period. It is formed.

【0027】これにより、ブートストラップコンデンサ
10には、従来例と同様の充電の他に、本発明のリフレ
ッシュ回路の形成によっても充電が行われ、つまりその
ブートストラップコンデンサ10の両端電圧は常に定電
圧源に維持可能となる。
Thus, the bootstrap capacitor 10 is charged not only by the same charge as in the conventional example but also by the formation of the refresh circuit of the present invention, that is, the voltage across the bootstrap capacitor 10 is always a constant voltage. Source can be maintained.

【0028】したがって、ブートストラップコンデンサ
10の容量としては従来のブートストラップコンデンサ
8より小さくとも、ドライブ回路2が確実に駆動する一
方、駆動回路の小型化が実現される。
Therefore, even if the capacity of the bootstrap capacitor 10 is smaller than that of the conventional bootstrap capacitor 8, the drive circuit 2 can be driven reliably and the drive circuit can be downsized.

【0029】なお、上記ブートストラップコンデンサ1
0としては、従来のブートストラップコンデンサ8が1
00μFである場合1μF程度で済む。また、例えばモ
ータ3を空気調和機のファンモータとした場合その制御
装置をファンモータに内臓することができる。さらに、
ブートストラップコンデンサ10の小容量化により、そ
の制御装置の低コスト化が図られる。
The above bootstrap capacitor 1
0 means that the conventional bootstrap capacitor 8 is 1
In the case of 00 μF, about 1 μF is sufficient. Further, for example, when the motor 3 is a fan motor of an air conditioner, the control device can be incorporated in the fan motor. further,
By reducing the capacity of the bootstrap capacitor 10, the cost of the control device can be reduced.

【0030】ところで、上記リフレッシュ回路が動作し
ているときに、何らかの外力が加わり、モータ3が強制
的に回転させられると、モータ3は図3に示す等価回路
を構成し、モータ3の巻線には誘起電圧が発生する。
By the way, if any external force is applied during the operation of the refresh circuit and the motor 3 is forcibly rotated, the motor 3 forms an equivalent circuit shown in FIG. Generates an induced voltage.

【0031】この誘起電圧の発生により、短絡ブレーキ
電流(短絡電流)が生じ、電流が切り替わる際に主電源
12に向かって回生電流が生じることになる。すなわ
ち、例えばU相→W相通電時のPWMオフ時には下アー
ムのトランジスタXがオンし(図2(d)参照)、また
V相→W相通電時のPWMオフ時にはトランジスタYが
オンするからである(図2(e)参照)。
Due to the generation of the induced voltage, a short-circuit brake current (short-circuit current) is generated. When the current is switched, a regenerative current is generated toward the main power supply 12. That is, for example, the transistor X in the lower arm is turned on when the PWM is turned off when the U-phase → W-phase is energized (see FIG. 2D), and the transistor Y is turned on when the PWM is turned off when the V-phase → W-phase is energized. (See FIG. 2E).

【0032】すると、主電源12の電圧が上昇し、最悪
の場合、IGBTやコンデンサの耐圧を越えるという不
具合が生じることもある。すなわち、上記電圧上昇は切
り替わる前の短絡電流値に依存し、この短絡電流は強制
的回転の速度に依存し、外力などが大きいほど、その電
圧上昇は大きなものとなるからである。
Then, the voltage of the main power supply 12 increases, and in the worst case, a problem may occur that the breakdown voltage of the IGBT or the capacitor is exceeded. That is, the voltage rise depends on the short-circuit current value before switching, and the short-circuit current depends on the speed of forced rotation. The larger the external force or the like, the larger the voltage rise.

【0033】例えば、外力によりモータが強制的に回転
され、それにより短絡電流が生じたとすると、その短絡
電流の切り替えごとに次式(1)に示す回生エネルギE
が主電源12に戻されることになる。
For example, if the motor is forcibly rotated by an external force and a short-circuit current is generated, a regenerative energy E expressed by the following equation (1) is obtained every time the short-circuit current is switched.
Is returned to the main power supply 12.

【0034】E=L×I/2……式(1) 同式(1)において、Lはモータ3の巻線インダクタン
ス、Iは切り替え時の短絡電流である。
[0034] In E = L × I 2/2 ...... formula (1) Same formula (1), L winding inductance, I of the motor 3 is a short-circuit current at the time of switching.

【0035】この回生エネルギEは、主電源12の電源
と並列に接続した放電抵抗12aによって消費する。そ
のために、放電抵抗12aの抵抗値Rとしては、次式
(2)によって決定するとよい。
The regenerative energy E is consumed by a discharge resistor 12a connected in parallel with the power supply of the main power supply 12. Therefore, the resistance value R of the discharge resistor 12a may be determined by the following equation (2).

【0036】 R≦(2×V)/(L×I×f)……式(2) 同式(2)において、VはIGBTの耐圧,fは短絡電
流切替周波数である。
R ≦ (2 × V 2 ) / (L × I 2 × f) Equation (2) In the equation (2), V is the breakdown voltage of the IGBT, and f is the short-circuit current switching frequency.

【0037】このように、放電抵抗12aを主電源12
に設けることにより、リフレッシュ回路を形成すること
による不具合、すなわちインバータ回路1の電源電圧の
上昇によるIGBTやコンデンサの耐圧オーバーなどを
解消することができる。また、上述したように、当該制
御装置をファンモータに内蔵する場合には、その放電抵
抗12aについては外付けにするとよい。
As described above, the discharge resistor 12a is connected to the main power source 12
In this case, it is possible to solve the problem caused by forming the refresh circuit, that is, the overvoltage of the IGBT and the capacitor due to the increase in the power supply voltage of the inverter circuit 1. Further, as described above, when the control device is built in the fan motor, the discharge resistor 12a may be externally provided.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータトランジスタをPWM制御してモータを回転
するモータの制御装置において、上アームのスイッチン
グ素子をブートストラップ方式によるハイサイドゲート
ドライブ回路を介して制御するとともに、下アームのス
イッチング素子をブートストラップ方式によるローサイ
ドゲートドライブ回路を介して制御する一方、少なくと
も上アームのスイッチング素子をPWM制御してモータ
を駆動するにあたって、ハイサイドゲートドライブ回路
の電源回路を構成するブートストラップコンデンサを一
定周期ごとに充電するリフレッシュ回路を備えているこ
とから、リフレッシュ回路の形成によってもブートスト
ラップコンデンサの充電が行われるため、ブートストラ
ップコンデンサの容量が小さくて済み、駆動回路の小型
化を実現することができ、ひいては当該制御装置がモー
タ内蔵可能な小型化となり、また低コスト化が図れると
いう効果がある。
As described above, according to the present invention,
In a motor control device that rotates a motor by PWM controlling an inverter transistor, a switching element of an upper arm is controlled through a high-side gate drive circuit of a bootstrap method, and a switching element of a lower arm is controlled by a bootstrap method of a low side. A refresh circuit that charges a bootstrap capacitor constituting a power supply circuit of a high-side gate drive circuit at regular intervals when driving the motor by controlling at least a switching element of the upper arm by PWM while controlling the gate drive circuit. Since the bootstrap capacitor is charged even when the refresh circuit is formed, the capacity of the bootstrap capacitor can be small and the drive circuit can be downsized. Can, thus the control device is a motor that can be built compact, also has the effect of cost reduction can be achieved.

【0039】また、本発明のモータの制御方法によれ
ば、上記インバータの主電源回路は放電抵抗を並列に有
しており、その上アームのスイッチング素子のPWMオ
フ時に下アームのスイッチング素子をオンし、上アーム
を駆動するためのハイサイドゲートドライブ回路の電源
回路を構成するブートストラップコンデンサを一定周期
ごとに充電するリフレッシュ回路を形成する一方、リフ
レッシュ回路を形成している時に、モータが外力で強制
的に回転して生じた短絡ブレーキ電流により主電源に戻
される回生エネルギを放電抵抗で消費可能としているこ
とから、上述同様の効果に加え、モータが外力により強
制的に回転される際の不具合を解消することができると
いう効果がある。
Further, according to the motor control method of the present invention, the main power supply circuit of the inverter has a discharge resistor in parallel, and when the PWM of the switching element of the upper arm is turned off, the switching element of the lower arm is turned on. Then, while forming a refresh circuit that charges the bootstrap capacitor constituting the power supply circuit of the high-side gate drive circuit for driving the upper arm at regular intervals, while the refresh circuit is being formed, the motor is driven by external force. Since the regenerative energy returned to the main power supply by the short-circuit brake current generated by forcible rotation can be consumed by the discharge resistor, in addition to the same effect as described above, there is a problem when the motor is forcibly rotated by external force. Can be eliminated.

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

【図1】本発明によるモータの制御装置の実施形態を示
す概略的ブロック図。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of a motor control device according to the present invention.

【図2】上記実施形態の動作を説明するための概略的タ
イムチャート。
FIG. 2 is a schematic time chart for explaining the operation of the embodiment.

【図3】上記実施形態の動作を説明するためのモータの
概略的等価回路図。
FIG. 3 is a schematic equivalent circuit diagram of a motor for explaining the operation of the embodiment.

【図4】従来のモータの制御装置を説明するための概略
的ブロック図。
FIG. 4 is a schematic block diagram for explaining a conventional motor control device.

【図5】上記従来の制御装置の動作を説明するための概
略的タイムチャート。
FIG. 5 is a schematic time chart for explaining the operation of the conventional control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インバータ回路 2 ドライブ回路(駆動回路) 2a シフト回路(レベル) 2b バッファ回路 3 モータ 4,11 制御回路(マイクロコンピュータ) 5 電源 6 充電電流制限抵抗 7 ブートストラップダイオード 8,10 ブートストラップコンデンサ 9,12 主電源 12a 放電抵抗 12b コンデンサ 1 Inverter circuit 2 Drive circuit (drive circuit) 2a Shift circuit (level) 2b buffer circuit 3 Motor 4,11 control circuit (microcomputer) 5 Power supply 6 Charge current limiting resistor 7 Bootstrap diode 8,10 Bootstrap capacitor 9,12 Main power supply 12a Discharge resistance 12b capacitor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電圧を上アームおよび下アームのス
イッチング素子からなるインバータでスイッチングして
モータに印加する際、上記上アームのスイッチング素子
をブートストラップ方式によるハイサイドゲートドライ
ブ回路を介して制御するとともに、上記下アームのスイ
ッチング素子をブートストラップ方式によるローサイド
ゲートドライブ回路を介して制御する一方、少なくとも
上記上アームのスイッチング素子をPWM制御してモー
タを駆動するモータの制御装置において、 上記ハイサイドゲートドライブ回路の電源回路を構成す
るブートストラップコンデンサを一定周期ごとに充電す
るリフレッシュ回路を備えていることを特徴とするモー
タの制御装置。
When a DC voltage is switched by an inverter including switching elements of an upper arm and a lower arm and applied to a motor, the switching element of the upper arm is controlled via a high-side gate drive circuit of a bootstrap method. A control device for controlling the switching element of the lower arm through a low-side gate drive circuit based on a bootstrap method, and at least controlling the switching element of the upper arm by PWM to drive the motor; A motor control device comprising a refresh circuit for charging a bootstrap capacitor constituting a power supply circuit of a drive circuit at regular intervals.
【請求項2】 当該制御装置自体が上記モータに内蔵可
能である請求項1に記載のモータの制御装置。
2. The motor control device according to claim 1, wherein the control device itself can be built in the motor.
【請求項3】 上記モータがエアコンのファンモータで
あり、上記インバータの主電源(直流電圧源)には、上
記リフレッシュ回路を形成しているときに、上記ファン
モータが外力で強制的に回転されて生じた短絡ブレーキ
電流により上記主電源に戻される回生エネルギを消費す
る放電抵抗を備え、上記放電抵抗を除いて当該制御装置
が上記モータに内蔵される請求項1に記載のモータの制
御装置。
3. The motor is a fan motor of an air conditioner, and a main power supply (DC voltage source) of the inverter is forcibly rotated by an external force when the refresh circuit is formed. 2. The motor control device according to claim 1, further comprising a discharge resistor that consumes regenerative energy returned to the main power supply due to the short-circuit brake current generated, and excluding the discharge resistor, the control device is built in the motor. 3.
【請求項4】 直流電圧を上アームおよび下アームのス
イッチング素子からなるインバータでスイッチングして
モータに印加する際、上記上アームのスイッチング素子
をブートストラップ方式によるハイサイドゲートドライ
ブ回路を介して制御するとともに、上記下アームのスイ
ッチング素子をブートストラップ方式によるローサイド
ゲートドライブ回路を介して制御する一方、少なくとも
上記上アームのスイッチング素子をPWM制御してモー
タを駆動するモータの制御方法において、 上記上アームのスイッチング素子のPWMオフ時に、上
記下アームのスイッチング素子をオンし、上記ハイサイ
ドゲートドライブ回路の電源回路を構成するブートスト
ラップコンデンサを一定周期ごとに充電するリフレッシ
ュ回路を形成するようにしたことを特徴とするモータの
制御方法。
4. When a DC voltage is switched by an inverter including switching elements of an upper arm and a lower arm and applied to a motor, the switching element of the upper arm is controlled via a high-side gate drive circuit of a bootstrap system. And controlling the switching element of the lower arm through a low-side gate drive circuit based on a bootstrap method, and at least controlling the switching element of the upper arm by PWM to drive the motor. When the PWM of the switching element is off, a switching circuit of the lower arm is turned on to form a refresh circuit for charging a bootstrap capacitor constituting a power supply circuit of the high side gate drive circuit at regular intervals. A motor control method according to claim.
【請求項5】 直流電圧を上アームおよび下アームのス
イッチング素子からなるインバータでスイッチングして
モータに印加する際、上記上アームのスイッチング素子
をブートストラップ方式によるハイサイドゲートドライ
ブ回路を介して制御するとともに、上記下アームのスイ
ッチング素子をブートストラップ方式によるローサイド
ゲートドライブ回路を介して制御する一方、少なくとも
上記上アームのスイッチング素子をPWM制御してモー
タを駆動するモータの制御方法において、 上記インバータの主電源回路は放電抵抗を並列に有して
おり、上記上アームのスイッチング素子のPWMオフ時
に、上記下アームのスイッチング素子をオンし、上記ハ
イサイドゲートドライブ回路の電源回路を構成するブー
トストラップコンデンサを一定周期ごとに充電するリフ
レッシュ回路を形成する一方、上記リフレッシュ回路を
形成しているときに、上記モータが外力で強制的に回転
されて生じた短絡ブレーキ電流により上記主電源に戻さ
れる回生エネルギを上記放電抵抗で消費するようにした
ことを特徴とするモータの制御方法。
5. When a DC voltage is switched by an inverter including upper and lower switching elements and applied to a motor, the switching element of the upper arm is controlled via a high-side gate drive circuit of a bootstrap method. And controlling the switching element of the lower arm through a low-side gate drive circuit based on a bootstrap method, and controlling the motor by driving at least the PWM control of the switching element of the upper arm. The power supply circuit has a discharge resistor in parallel. When the PWM of the switching element of the upper arm is turned off, the switching element of the lower arm is turned on, and a bootstrap capacitor constituting a power supply circuit of the high side gate drive circuit is provided. Constant While forming the refresh circuit for charging every period, when the refresh circuit is formed, the regenerative energy returned to the main power supply by the short-circuit brake current generated when the motor is forcibly rotated by an external force is used. A method for controlling a motor, wherein the motor is consumed by a discharge resistor.
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