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JP2009011014A - Inverter controller, electric compressor, and household electrical equipment - Google Patents

Inverter controller, electric compressor, and household electrical equipment Download PDF

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JP2009011014A
JP2009011014A JP2007167149A JP2007167149A JP2009011014A JP 2009011014 A JP2009011014 A JP 2009011014A JP 2007167149 A JP2007167149 A JP 2007167149A JP 2007167149 A JP2007167149 A JP 2007167149A JP 2009011014 A JP2009011014 A JP 2009011014A
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JP
Japan
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voltage
angle
inverter
control device
power supply
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Application number
JP2007167149A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideji Ogawara
秀治 小川原
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reliable inverter controller which prevents stop, due to step-out in momentary power failure or rapid voltage change, by changing the angle of energization instantaneously, according to the voltage of a DC voltage part. <P>SOLUTION: It is equipped with a DC voltage detecting part 209 which detects the voltage value of DC power voltage supplied to an inverter circuit part 205 and an angle-of-energization control unit 218 which changes the angle of energization in the inverter circuit part 205, in the range of less than 180°, according to the voltage value detected with the DC voltage detecting part 209, so that position detecting zone can be increased by reducing the angle of energization, when the number of revolutions changes largely due to rapid voltage change, and the magnetic pole position of a rotor can be surely confirmed, and the step out due to the voltage change can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスDCモータのインバータ制御装置における広角通電制御に関するものである。   The present invention relates to wide-angle energization control in an inverter control device for a brushless DC motor.

従来、この種のインバータ制御装置は、通電角を電気角120度以上に広げる広角制御を行うことにより、インバータの運転範囲を拡大し、インバータ制御装置の出力を増大するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, this type of inverter control device has been proposed to expand the operating range of the inverter and increase the output of the inverter control device by performing wide-angle control that widens the energization angle to an electrical angle of 120 degrees or more ( For example, see Patent Document 1).

一般にこれまでインバータの波形制御として、制御の容易さの観点から120度通電波形が採用されてきた。ブラシレスDCモータを駆動するシステムにおいては、正負それぞれの電気角が180度あるにもかかわらず、電気角120度分だけしかインバータの各相スイッチを導通させておらず、残りの電気角60度の区間が無制御となっていた。   In general, a 120-degree energization waveform has been adopted as an inverter waveform control so far from the viewpoint of ease of control. In a system that drives a brushless DC motor, although each of the positive and negative electrical angles is 180 degrees, each phase switch of the inverter is made to conduct only by an electrical angle of 120 degrees, and the remaining electrical angle of 60 degrees. The section was uncontrolled.

したがって、無制御期間においては、インバータが望みの電圧を出力することができず、インバータの直流電圧利用率が低い。そして直流電圧利用率が低いことに起因してブラシレスDCモータの端子電圧が小さくなり運転範囲が狭くなってしまう、すなわち最高回転数が低くなっていた。   Therefore, in the non-control period, the inverter cannot output a desired voltage, and the DC voltage utilization rate of the inverter is low. The terminal voltage of the brushless DC motor is reduced due to the low DC voltage utilization rate, and the operating range is narrowed, that is, the maximum rotational speed is lowered.

そこで、この特許文献1では、電圧形インバータの通電幅を電気角で120度より大きく180度以下の所定の幅に設定しており、無制御区間を電気角で60度未満にしている。その結果、モータ端子電圧を大きくし運転範囲を広くしている。   Therefore, in Patent Document 1, the energization width of the voltage source inverter is set to a predetermined width greater than 120 degrees and equal to or less than 180 degrees in electrical angle, and the non-control section is set to less than 60 degrees in electrical angle. As a result, the motor terminal voltage is increased to widen the operating range.

また近年、モータの高効率化を図るためロータ内部に永久磁石を埋め込み、磁石に起因するトルクのみならずリラクタンスに起因するトルクを発生させることにより、モータ電流を増加させることなく全体として発生トルクを大きくすることができる埋込磁石構造のブラシレスDCモータが用いられてきている。   In recent years, permanent magnets have been embedded inside the rotor to increase the efficiency of the motor, and not only the torque caused by the magnet but also the torque caused by the reluctance can be generated, so that the generated torque can be reduced as a whole without increasing the motor current. Brushless DC motors with an embedded magnet structure that can be made larger have been used.

このリタクタンストルクを有効に活用するために、モータ誘起電圧の位相に対してインバータの電圧位相を進める進角制御が行なわれている。さらに進角制御は弱め磁束効果を有効に活用でき、出力トルクを増大できる。   In order to effectively utilize this reluctance torque, advance angle control is performed to advance the voltage phase of the inverter with respect to the phase of the motor induced voltage. Further, the advance control can effectively utilize the magnetic flux effect and increase the output torque.

また、圧縮機などでは使用環境、信頼性、メンテナンスの観点から、ホール素子等のセンサを用いずにステータ巻線に生じる誘起電圧によりロータ磁極位置を検知するセンサレス方式のインバータ制御装置が用いられている。   In compressors and the like, a sensorless inverter control device that detects the rotor magnetic pole position from the induced voltage generated in the stator winding without using a sensor such as a hall element is used from the viewpoint of use environment, reliability, and maintenance. Yes.

この場合、無制御期間中の電気角60度を用い、上下アームのスイッチのオフ期間中にモータ端子に現れる誘起電圧を観測することにより、ロータ磁極位置を得ているものが多い。   In this case, the rotor magnetic pole position is often obtained by using an electrical angle of 60 degrees during the non-control period and observing the induced voltage appearing at the motor terminal during the OFF period of the upper and lower arm switches.

以下、図面を参照しながら上記のインバータ制御装置を説明する。   Hereinafter, the inverter control device will be described with reference to the drawings.

図5は従来のインバータ制御装置の構成を示す構成図である。図6は従来のインバータ制御装置の負荷トルク−回転数特性を示す特性図であり、広角制御を行ったときの特性を示している。   FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional inverter control device. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a load torque-rotational speed characteristic of a conventional inverter control device, and shows a characteristic when wide angle control is performed.

また図7は、従来のインバータ制御装置の各部の信号波形及び処理内容を示すタイミングチャートであり、広角度150度時の特性を示している。   FIG. 7 is a timing chart showing signal waveforms and processing contents of each part of the conventional inverter control device, and shows characteristics at a wide angle of 150 degrees.

図5において、直流電源001の端子間に3対のスイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzをそれぞれ直列接続してインバータ回路部002を構成している。ブラシレスDCモータ003は4極の分布巻き構造のステータ003aと、ロータ003bで構成されている。ロータ003bは内部に永久磁石003α,003βを埋め込んだ磁石埋込型構造である。   In FIG. 5, three pairs of switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz are connected in series between terminals of a DC power supply 001 to constitute an inverter circuit unit 002. The brushless DC motor 003 includes a stator 003a having a 4-pole distributed winding structure and a rotor 003b. The rotor 003b has a magnet embedded structure in which permanent magnets 003α and 003β are embedded.

各対のスイッチングトランジスタ同士の接続点は、ブラシレスDCモータ003のY接続された各相のステータ巻線003u,003v,003wの端子にそれぞれ接続されている。   A connection point between each pair of switching transistors is connected to terminals of stator windings 003u, 003v, and 003w of Y-connected phases of the brushless DC motor 003, respectively.

そして、各対のスイッチングトランジスタ同士の接続点は、Y接続された抵抗004u,004v,004wにもそれぞれ接続されている。   The connection point between each pair of switching transistors is also connected to Y-connected resistors 004u, 004v, and 004w.

尚、スイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzのコレクターエミッタ端子間にそれぞれ保護用の還流ダイオードDu,Dx,Dv,Dy,Dw,Dzが接続されている。   Incidentally, protective reflux diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, Dz are respectively connected between collector-emitter terminals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz.

磁極位置検出回路010は、差動増幅器011と積分器012とゼロクロスコンパレータ013により構成されている。そして、上記Y接続されたステータ巻線003u,003v,003wの中性点003dの電圧は、抵抗011aを介して増幅器011bの反転入力端子に供給され、Y接続された抵抗004u,004v,004wの中性点004dの電圧は、そのまま増幅器011bの非反転入力端子に供給されている。   The magnetic pole position detection circuit 010 includes a differential amplifier 011, an integrator 012, and a zero cross comparator 013. The voltage of the neutral point 003d of the Y-connected stator windings 003u, 003v, 003w is supplied to the inverting input terminal of the amplifier 011b via the resistor 011a, and the Y-connected resistors 004u, 004v, 004w The voltage at the neutral point 004d is supplied to the non-inverting input terminal of the amplifier 011b as it is.

そして、増幅器011bの出力端子と反転入力端子との間に抵抗011bを接続することにより、差動増幅器011として動作させるようにしている。   The resistor 011b is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the amplifier 011b so as to operate as the differential amplifier 011.

また、差動増幅器011の出力端子から出力される出力信号は、抵抗012aとコンデンサ012bとを直列接続してなる積分器012に供給されている。   The output signal output from the output terminal of the differential amplifier 011 is supplied to an integrator 012 formed by connecting a resistor 012a and a capacitor 012b in series.

積分器012からの出力信号(抵抗012aとコンデンサ012bとの接続点電圧)は、ゼロクロスコンパレータ013の非反転入力端子に供給されており、ゼロクロスコンパレータ013の反転入力端子には中性点003dの電圧が供給されている。   The output signal from the integrator 012 (the voltage at the connection point between the resistor 012a and the capacitor 012b) is supplied to the non-inverting input terminal of the zero-cross comparator 013, and the voltage at the neutral point 003d is applied to the inverting input terminal of the zero-cross comparator 013. Is supplied.

そして、ゼロクロスコンパレータ013の出力端子から磁極位置検出信号が出力される。   A magnetic pole position detection signal is output from the output terminal of the zero cross comparator 013.

上記差動増幅器011、積分器012およびゼロクロスコンパレータ013で、ブラシレスDCモータ003のロータ003bの磁極位置を検出する磁極位置検出回路010が構成される。   The differential amplifier 011, the integrator 012, and the zero cross comparator 013 constitute a magnetic pole position detection circuit 010 that detects the magnetic pole position of the rotor 003 b of the brushless DC motor 003.

磁極位置検出回路010から出力される磁極位置検出信号はマイクロプロセッサ020に供給され、マイクロプロセッサ020に供給された磁極位置検出信号は、周期測定、進角や通電角の設定のための位相補正などを行い、電気角1周期当りのタイマ値を算出し、スイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzの転流信号を決定する。   The magnetic pole position detection signal output from the magnetic pole position detection circuit 010 is supplied to the microprocessor 020, and the magnetic pole position detection signal supplied to the microprocessor 020 is used for period measurement, phase correction for setting an advance angle and a conduction angle, and the like. To calculate a timer value per electrical angle cycle, and determine the commutation signals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz.

また、マイクロプロセッサ020は回転速度指令に基づいて電圧指令を出力する。マイクロプロセッサ020は、電圧指令をPWM(パルス幅変調)変調すると共に、回転速度指令と実回転速度の偏差に基づきPWM変調信号のON/OFF比であるデューティ量を制御し、3相分のPWM変調信号を出力する。   Further, the microprocessor 020 outputs a voltage command based on the rotation speed command. The microprocessor 020 modulates the voltage command with PWM (Pulse Width Modulation), and controls the duty amount, which is the ON / OFF ratio of the PWM modulation signal, based on the deviation between the rotation speed command and the actual rotation speed. Output modulation signal.

そして、回転速度指令に対し、実回転速度が低いとデューティを大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティを小さくする。   Then, with respect to the rotational speed command, the duty is increased when the actual rotational speed is low, and conversely, the duty is decreased when the actual rotational speed is high.

このPWM変調信号はドライブ回路030に供給され、ドライブ回路030が、スイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzのそれぞれのベース端子に供給すべきドライブ信号を出力する。   This PWM modulation signal is supplied to the drive circuit 030, and the drive circuit 030 outputs drive signals to be supplied to the respective base terminals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz.

以上のインバータ制御装置について、通電の動作を説明する。   About the above inverter control apparatus, the operation | movement of electricity supply is demonstrated.

図7において、(A),(B),(C)は、ブラシレスDCモータ003のU相,V相,W相の誘起電圧Eu,Ev,Ewであり、位相がそれぞれ120度ずつずれた状態で変化する。   In FIG. 7, (A), (B), and (C) are the induced voltages Eu, Ev, and Ew of the U-phase, V-phase, and W-phase of the brushless DC motor 003, and the phases are shifted by 120 degrees. It changes with.

(D)は差動増幅器011から出力される信号であり、(E)は積分器012による積分波形である。この積分波形がゼロクロスコンパレータ013に供給されることにより、積分波形のゼロクロス点において立ち上り、立ち下りの励磁切替信号が磁極位置検出信号として(F)のように出力される。   (D) is a signal output from the differential amplifier 011, and (E) is an integrated waveform by the integrator 012. By supplying this integrated waveform to the zero cross comparator 013, the excitation switching signal rising and falling at the zero cross point of the integrated waveform is output as a magnetic pole position detection signal as shown in (F).

この励磁信号の立ち上り、立ち下りによりスタートする位相補正タイマ(G1)と、この位相補正タイマによりスタートする第2の位相補正タイマ(G2)により、転流パターンであるインバータモード(N)を1ステップ進める。   The inverter mode (N), which is a commutation pattern, is set in one step by the phase correction timer (G1) that starts when the excitation signal rises and falls, and the second phase correction timer (G2) that starts with the phase correction timer. Proceed.

ここで、W相の誘起電圧波形からU相の通電タイミングを算出しており、位相補正タイマ(G1)によりインバータの位相進み量を制御できる。図7においては、通電角150度で進角60度の設定である。したがって、位相補正タイマ(G1)の値は45度相当、第2位相補正タイマの値は30度相当の値となっている。   Here, the U-phase energization timing is calculated from the W-phase induced voltage waveform, and the phase advance amount of the inverter can be controlled by the phase correction timer (G1). In FIG. 7, the energization angle is 150 degrees and the advance angle is 60 degrees. Therefore, the value of the phase correction timer (G1) is equivalent to 45 degrees, and the value of the second phase correction timer is equivalent to 30 degrees.

その結果、各インバータモードに対応してスイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,TrzのON−OFF状態が、それぞれ(H),(I),(J),(K),(L),(M)に示すように制御される。   As a result, the ON / OFF states of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz corresponding to each inverter mode are (H), (I), (J), (K), (L), respectively. , (M).

以上のように、通電期間を120度から180度に設定した状態でのブラシレスDCモータ003の駆動を達成することができ、インバータ電圧の位相をモータ誘起電圧よりも進めた状態にすることができる。   As described above, the brushless DC motor 003 can be driven in a state where the energization period is set to 120 degrees to 180 degrees, and the phase of the inverter voltage can be advanced from the motor induced voltage. .

しかしながら、上記従来の構成では、ロータ003bの回転に基づいてステータ巻線003u,003v,003wに生じる誘起電圧を検出し、この誘起電圧を90度の遅れを有する積分器012により移相することによってロータ003bの磁極に対応する位置検出信号を得ており、この位置検出信号に基づいてステータ巻線003u,003v,003wへの通電タイミングを決定する構成となっている。   However, in the above conventional configuration, by detecting the induced voltage generated in the stator windings 003u, 003v, and 003w based on the rotation of the rotor 003b, the induced voltage is phase-shifted by the integrator 012 having a delay of 90 degrees. A position detection signal corresponding to the magnetic pole of the rotor 003b is obtained, and the energization timing to the stator windings 003u, 003v, 003w is determined based on this position detection signal.

その結果、90度遅れ位相の積分器012を用いているので急激な加減速に対する応答性が悪いという不具合がある。   As a result, since the integrator 012 having a 90-degree delayed phase is used, there is a problem that the response to rapid acceleration / deceleration is poor.

そこで、このような応答性を改善した位置検出回路が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Thus, a position detection circuit with improved responsiveness has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

以下、図面を参照しながら、特許文献2に記載された従来のインバータ制御装置について説明する。   Hereinafter, a conventional inverter control device described in Patent Document 2 will be described with reference to the drawings.

図8は、従来例2のインバータ制御装置の構成を示す構成図、図9はインバータ制御装置の各部の信号波形及び処理内容を示すタイミングチャートである。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the inverter control device of Conventional Example 2, and FIG. 9 is a timing chart showing signal waveforms and processing contents of each part of the inverter control device.

図8において、抵抗101,102は、母線103,104間に直列に接続されており、その共通接続点たる検出端子ONは、ブラシレスDCモータ105のステータ巻線105u,105v,105wの中性点の電圧に相当する直流電源001の電圧の1/2たる仮想中性点の電圧VNを出力するようになっている。   In FIG. 8, resistors 101 and 102 are connected in series between the buses 103 and 104, and a detection terminal ON as a common connection point is a neutral point of the stator windings 105 u, 105 v, and 105 w of the brushless DC motor 105. A voltage VN at a virtual neutral point that is ½ of the voltage of the DC power supply 001 corresponding to the voltage of V is output.

コンパレータ106a,106b,106cは、これらの各非反転入力端子(+)は抵抗107,108,109を介して出力端子OU,OV,OWにそれぞれ接続され、各反転入力端子(−)は、検出端子ONに接続されている。   The comparators 106a, 106b, and 106c have their non-inverting input terminals (+) connected to output terminals OU, OV, and OW through resistors 107, 108, and 109, respectively, and the inverting input terminals (−) are detected. Connected to terminal ON.

そしてこれらのコンパレータ106a,106b,106cの出力端子は論理手段たるマイクロプロセッサ110の入力端子I1,I2,I3にそれぞれ接続されている。またその出力端子O1からO6はドライブ回路120を介してトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzを駆動する。   The output terminals of these comparators 106a, 106b and 106c are connected to input terminals I1, I2 and I3 of the microprocessor 110 which is a logic means. The output terminals O1 to O6 drive the transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz via the drive circuit 120.

ブラシレスDCモータ105は4極分布巻き構造で、ロータ105aはロータ表面に永久磁石105α、105βを配置した表面磁石構造である。したがって、通電角120度、進角0度の設定となっている。   The brushless DC motor 105 has a quadrupole distributed winding structure, and the rotor 105a has a surface magnet structure in which permanent magnets 105α and 105β are arranged on the rotor surface. Accordingly, the conduction angle is set to 120 degrees and the advance angle is set to 0 degrees.

次に図9を用いて説明する。   Next, a description will be given with reference to FIG.

(A),(B),(C)は定常動作時におけるステータ巻線105u,105v,105wの端子電圧Vu,Vv,Vwを示すものである。   (A), (B), and (C) show the terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the stator windings 105u, 105v, and 105w during steady operation.

これらの端子電圧は、インバータ回路部140による供給電圧Vua,Vva,Vwaと、ステータ巻線105u,105v,105wに発生する誘起電圧Vub,Vvb,Vwbと、転流切り換え時にインバータ回路部140のダイオードDu,Dx,Dv,Dy,Dw,Dzの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Vuc,Vvc,Vwcとの合成波形となる。   These terminal voltages include supply voltages Vua, Vva, Vwa by the inverter circuit unit 140, induced voltages Vub, Vvb, Vwb generated in the stator windings 105u, 105v, 105w, and a diode of the inverter circuit unit 140 when switching commutation. It becomes a composite waveform with pulse-like spike voltages Vuc, Vvc, Vwc generated when any one of Du, Dx, Dv, Dy, Dw, Dz becomes conductive.

そして、これらの端子電圧Vu,Vv,Vwと直流電源電圧001の1/2の電圧たる仮想中性点電圧VNとコンパレータ106a,106b,106cにより比較した出力信号PSu,PSv,PSwが(D),(E),(F)に示されている。   The terminal voltages Vu, Vv, and Vw, the virtual neutral point voltage VN that is ½ of the DC power supply voltage 001, and the output signals PSu, PSv, and PSw compared by the comparators 106a, 106b, and 106c are (D). , (E), (F).

この場合、コンパレータの出力信号PSu,PSv,PSwは、前述の誘起電圧Vub,Vvb,Vwbの正および負ならびに位相を表わす信号PSua,PSva,PSwaと、前述のパルス状電圧のVuc,Vvc,Vwcに対応する信号PSub,PSvb,PSwbとからなる。   In this case, the output signals PSu, PSv, PSw of the comparator are the signals PSua, PSva, PSwa representing the positive and negative and the phases of the induced voltages Vub, Vvb, Vwb, and the pulse voltages Vuc, Vvc, Vwc. Signal PSsub, PSvb, PSwb.

また、パルス状電圧のVuc,Vvc,Vwcは、ウェイトタイマにより無視しているので、コンパレータの出力信号PSu,PSv,PSwは、結果として誘起電圧Vub,Vvb,Vwbの正および負ならびに位相を示すものとなる。   Since the pulse voltages Vuc, Vvc, and Vwc are ignored by the wait timer, the comparator output signals PSu, PSv, and PSw show the positive and negative and the phase of the induced voltages Vub, Vvb, and Vwb as a result. It will be a thing.

マイクロプロセッサ110は、各コンパレータの出力信号PSu,PSv,PSwの状態に基づいて(G)に示す如き6つのモードA〜Fを認識し、出力信号PSu,PSv,PSwのレベルが変化した時点から電気角で30度だけ遅らせて、ドライブ信号DSu(J)からDSz(O)を出力する。   The microprocessor 110 recognizes the six modes A to F as shown in (G) based on the states of the output signals PSu, PSv, and PSw of each comparator, and from the time when the levels of the output signals PSu, PSv, and PSw change. DSz (O) is output from the drive signal DSu (J) with a delay of 30 degrees in electrical angle.

モードA〜Fの各時間T(H)は電気角60度を示すものであり、A〜Fの1/2の時間(I)すなわちT/2は電気角で30度に相当する遅延時間を示すものである。   Each time T (H) in modes A to F indicates an electrical angle of 60 degrees, and half time (I) of A to F, that is, T / 2 is a delay time corresponding to 30 degrees in electrical angle. It is shown.

このように、ブラシレスDCモータ105のロータ105aの回転に応じて、ステータ巻線105u,105v,105wに生ずる誘起電圧からロータ105aの位置状態を検出するとともに、その誘起電圧の変化時間(T)を検出してステータ巻線105u,105v,105wへの通電モード及びタイミングにより各相ステータ巻線105u,105v,105wの通電のための駆動信号を決定して実行させるようにしている。   As described above, the position state of the rotor 105a is detected from the induced voltage generated in the stator windings 105u, 105v, and 105w according to the rotation of the rotor 105a of the brushless DC motor 105, and the change time (T) of the induced voltage is determined. The drive signal for energizing each phase stator winding 105u, 105v, 105w is determined and executed according to the detected energization mode and timing to the stator windings 105u, 105v, 105w.

そのため、特許文献1に記載された従来のインバータ制御装置とは異なり、フィルタ回路を必要としないことから誘起電圧の検出感度が高くなって始動特性の向上を図ることができ、低速駆動を可能としている。   Therefore, unlike the conventional inverter control device described in Patent Document 1, since a filter circuit is not required, the detection sensitivity of the induced voltage is increased and the starting characteristics can be improved, thereby enabling low-speed driving. Yes.

さらに、90度遅れ特性のフィルタ回路を用いておらず、第1タイマ122及び第2タイマ123の組合せにより30度遅れをもって制御できるので、急激な加減速に対する応答性を改善している。   Furthermore, since a 90 degree delay characteristic filter circuit is not used and control can be performed with a 30 degree delay by the combination of the first timer 122 and the second timer 123, the responsiveness to rapid acceleration / deceleration is improved.

また、インバータ制御装置の電圧と通電角の脱調特性について、図10を用いて説明する。   Further, the step-out characteristics of the voltage and conduction angle of the inverter control device will be described with reference to FIG.

図10は従来のインバータ制御装置の電圧と通電角の脱調特性の関係を示す特性図である。   FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage of the conventional inverter control device and the step-out characteristic of the conduction angle.

図10より、電圧を急激に下降した場合、通電角が大きい程、脱調耐力が低いことが分かる。電圧が急激に上昇した場合も同様な特性を示す。
国際公開第95/27328号パンフレット 特開平1−8890号公報
FIG. 10 shows that when the voltage is rapidly decreased, the step-out resistance is lower as the energization angle is larger. Similar characteristics are exhibited when the voltage rises rapidly.
International Publication No. 95/27328 Pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 1-8890

しかしながら、上記特許文献1に記載された従来の構成では、電気角180度区間で位置検出可能な磁極位置検出回路010を提案しているが、フィルタを用いているため、電気角で90度の遅れが発生し、急激な負荷変動等の回転変動に対する応答性が悪く、脱調し停止してしまうという課題を有していた。   However, in the conventional configuration described in Patent Document 1, a magnetic pole position detection circuit 010 capable of detecting a position in an electrical angle 180 degree section is proposed, but since a filter is used, an electrical angle of 90 degrees is proposed. There is a problem that a delay occurs, the responsiveness to a rotational fluctuation such as a sudden load fluctuation is poor, and the stepping out stops.

また、特許文献2に記載された従来の構成では、電気角で90度の遅れを発生しない位置検出回路を提案しているが、120度以上に通電角を広げる広角制御を行ったり、モータ誘起電圧の位相に対してインバータの電圧位相を進める進角制御を行ったり、高効率化のためステータ巻線105u,105v,105wの巻数を多くしインダクタンスが増加することによりスパイク電圧幅を増大させると、位置検出可能な区間は狭まっていき、急激な負荷変動等の回転変動に対して位置検出できずに脱調してしまうという課題を有していた。   In addition, in the conventional configuration described in Patent Document 2, a position detection circuit that does not cause a delay of 90 degrees in electrical angle has been proposed. However, wide-angle control that extends a conduction angle to 120 degrees or more is performed, motor induction is performed. When the advance voltage control for advancing the voltage phase of the inverter with respect to the voltage phase is performed or the spike voltage width is increased by increasing the number of turns of the stator windings 105u, 105v, 105w and increasing the inductance for higher efficiency. The section in which the position can be detected is narrowed, and there is a problem that the position cannot be detected due to a rotational fluctuation such as a sudden load fluctuation and the step is lost.

また、高効率化や出力トルクアップのために集中巻き構造のステータを用いたモータにおいて、ブラシレスDCモータ105の極数を6極にした場合、4極時に比べ位置検出可能区間は機械角では2/3に減少する。   Further, in a motor using a concentrated winding stator for higher efficiency and higher output torque, when the number of poles of the brushless DC motor 105 is 6, the position detectable section is 2 in mechanical angle compared to the case of 4 poles. Decrease to 3/3.

したがって、位置検出可能な区間を狭める、広角制御や、進角制御、モータ巻数の増大を行うことや、また、機械的な位置検出可能区間を狭める極数増大は、位置検出区を狭めることとなり、急激な回転変動を伴う、負荷変動や瞬停や電圧変動が発生した場合、位置検知できずに脱調停止するというような課題があった。   Therefore, wide-angle control, advance angle control, and increase in the number of motor turns that narrow the position detectable section, and increase in the number of poles that narrow the mechanical position detectable section narrow the position detection section. When a load fluctuation, a momentary power interruption, or a voltage fluctuation accompanied with a rapid rotation fluctuation occurs, there is a problem that the position cannot be detected and the step-out is stopped.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、直流電圧部の電圧に応じて瞬時に通電角を変更することにより、瞬停や急激な電圧変動に対して、脱調停止するのを防止する信頼性の高いインバータ制御装置を提供するものである。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and prevents the step-out stop for instantaneous power failure or sudden voltage fluctuation by changing the conduction angle instantaneously according to the voltage of the DC voltage unit. A highly reliable inverter control device is provided.

上記課題を解決するために本発明のインバータ制御装置は、ロータに永久磁石を設けたブラシレスDCモータを駆動するインバータ回路部と、ブラシレスDCモータの誘起電圧によりロータの相対位置を検出する位置検出回路部と、インバータ回路部に供給される直流電源電圧の電圧値を検出する直流電圧検出部と、直流電圧検出部にて検出した電圧値に応じてインバータ回路部における通電角を電気角で180度未満の範囲で変更する通電角制御部とを具備する。   In order to solve the above-described problems, an inverter control device according to the present invention includes an inverter circuit unit that drives a brushless DC motor having a permanent magnet provided on the rotor, and a position detection circuit that detects the relative position of the rotor based on the induced voltage of the brushless DC motor. Unit, a DC voltage detection unit for detecting the voltage value of the DC power supply voltage supplied to the inverter circuit unit, and the conduction angle in the inverter circuit unit according to the voltage value detected by the DC voltage detection unit is 180 degrees in electrical angle And an energization angle controller that changes within a range of less than.

これにより、直流電圧部の電圧に応じて瞬時に通電角を変更することにより、瞬停などの急激な電圧変化に対して回転数が変動した場合に、通電角を小さくすることにより位置検出区間を拡大することができ、ロータ磁極位置を見失うことが無くなるという作用を有する。   As a result, by changing the energization angle instantaneously according to the voltage of the DC voltage section, when the rotation speed fluctuates due to a sudden voltage change such as a momentary power interruption, the position detection interval is reduced by reducing the energization angle. And the rotor magnetic pole position is not lost.

本発明のインバータ制御装置は、電圧変化による回転数変動に対する応答性を良化することができ、瞬停などの急激な電圧変化に対して回転数が変動した場合に、通電角を小さくし位置検出区間を拡大することができ、ロータ磁極位置を見失うことが無くなり、電圧変動による脱調を防止し、瞬停耐量を向上することができる。   The inverter control device of the present invention can improve the responsiveness to fluctuations in the rotational speed due to voltage changes, and when the rotational speed fluctuates due to sudden voltage changes such as momentary power interruption, The detection interval can be expanded, the rotor magnetic pole position is not lost, step-out due to voltage fluctuation can be prevented, and the instantaneous power failure tolerance can be improved.

請求項1に記載の発明は、ロータに永久磁石を設けたブラシレスDCモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスDCモータの誘起電圧により前記ロータの相対位置を検出する位置検出回路部と、前記インバータ回路部に供給される直流電源電圧の電圧値を検出する直流電圧検出部と、前記直流電圧検出部にて検出した電圧値に応じて前記インバータ回路部における通電角を電気角で180度未満の範囲で変更する通電角制御部とを備えているので、急激な電圧変化に対して回転数が大きく変動した場合に、通電角を小さくし位置検出区間を拡大することができ、ロータ磁極位置を見失うことが無くなり、電圧変動による脱調を防止することができる。   The invention according to claim 1 is an inverter circuit unit that drives a brushless DC motor having a permanent magnet provided on a rotor, a position detection circuit unit that detects a relative position of the rotor by an induced voltage of the brushless DC motor, A DC voltage detection unit for detecting a voltage value of a DC power supply voltage supplied to the inverter circuit unit, and a conduction angle in the inverter circuit unit of less than 180 degrees in electrical angle according to the voltage value detected by the DC voltage detection unit The energization angle control unit that changes within the range of is provided, so that when the rotational speed fluctuates greatly due to a sudden voltage change, the energization angle can be reduced and the position detection section can be expanded. It is possible to prevent step-out due to voltage fluctuation.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、直流電源電圧に対して基準電圧を設定する基準電圧設定部を備え、通電角制御部は前記直流電源電圧の電圧値が前記基準電圧よりも小さくなった場合に、インバータ回路部における通電角を小さくするものであり、急激な電圧低下に対して回転数が大きく低下した場合に、通電角を小さくし位置検出区間を拡大することができ、ロータ磁極位置を見失うことが無くなり、電圧低下による脱調を防止することができる。   A second aspect of the present invention includes a reference voltage setting unit that sets a reference voltage with respect to a direct current power supply voltage in the first aspect of the invention, and the conduction angle control unit has a voltage value of the direct current power supply voltage. When the voltage becomes lower than the reference voltage, the energization angle in the inverter circuit section is reduced. When the rotational speed is greatly reduced due to a sudden voltage drop, the energization angle is reduced and the position detection section is expanded. Therefore, the rotor magnetic pole position is not lost, and the step-out due to the voltage drop can be prevented.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、直流電源電圧に対して基準電圧を設定する基準電圧設定部を備え、通電角制御部は前記直流電源電圧の電圧値が前記基準電圧よりも大きくなった場合に、インバータ回路部における通電角を小さくするものであり、急激な電圧上昇に対して回転数が急激に上昇した場合に、通電角を小さくし位置検出区間を拡大することができ、ロータ磁極位置を見失うことが無くなり、電圧上昇による回転変動に対する脱調を防止することができる。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, further comprising a reference voltage setting unit that sets a reference voltage with respect to the DC power supply voltage, and the conduction angle control unit has a voltage value of the DC power supply voltage that is When the voltage becomes higher than the reference voltage, the conduction angle in the inverter circuit is reduced. When the rotational speed rises rapidly against a sudden voltage rise, the conduction angle is reduced and the position detection section is expanded. This makes it possible to prevent the rotor magnetic pole position from being lost, and to prevent a step-out with respect to rotational fluctuation due to voltage increase.

請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、直流電源電圧に対する基準電圧値の範囲を設定する基準電圧設定部と遅延タイマとを備え、通電角制御部は前記直流電源電圧の電圧値が前記基準電圧値の範囲外から範囲内に変化した場合に、インバータ回路部における通電角を遅延タイマにより徐々に基準値に戻すことを特徴としたものであり、急激な電圧変化に対して通電角を小さくしたことに対して、電圧が復帰した場合に通電角も復帰させることができ、再び高回転、高トルクで運転することが可能である。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a reference voltage setting unit that sets a range of a reference voltage value with respect to the DC power supply voltage; and a delay timer. The control unit is characterized in that when the voltage value of the DC power supply voltage changes from outside the range of the reference voltage value to within the range, the conduction angle in the inverter circuit unit is gradually returned to the reference value by the delay timer. In contrast to the fact that the energization angle is reduced with respect to a sudden voltage change, the energization angle can also be restored when the voltage is restored, and it is possible to operate again at high rotation and high torque.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、通電角制御部は、直流電源電圧が300V/秒以上の変化率で低下した場合に、インバータ回路部における通電角を小さくするものであり、瞬停などの急激な電圧低下に対しても位置検出区間を拡大することにより瞬停耐量を向上することができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the energization angle control unit reduces the energization angle in the inverter circuit unit when the DC power supply voltage decreases at a rate of change of 300 V / sec or more. Therefore, even with a sudden voltage drop such as a momentary power failure, it is possible to improve the momentary power tolerance by expanding the position detection section.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の発明において、ブラシレスDCモータのロータは内部に永久磁石が埋め込まれ突極性を有したものに適用したものであり、リラクタンストルクを有効に活用し位置検出区間を狭くする進角制御を行うものに対しても電圧変動による脱調を防止することができ、瞬停耐量を向上することができる。   The invention according to claim 6 is applied to the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotor of the brushless DC motor has a permanent magnet embedded therein and has saliency. In addition, it is possible to prevent step-out due to voltage fluctuations and to improve the instantaneous power failure tolerance even for those that perform advance angle control that effectively utilizes the reluctance torque to narrow the position detection section.

請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の発明において、ブラシレスDCモータの固定子巻線の巻数が160ターン以上のものに適用したものであり、インダクタンスが大きく、スパイク電圧幅が増大し位置検出区間を狭くするモータに対しても電圧変動による脱調を防止することができ、瞬停耐量を向上することができる。   The invention according to claim 7 is applied to the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the number of windings of the stator winding of the brushless DC motor is 160 turns or more, and the inductance is Even for a motor that is large and has a spike voltage width that narrows the position detection section, step-out due to voltage fluctuation can be prevented, and the instantaneous power failure tolerance can be improved.

請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載の発明において、ブラシレスDCモータの極数は6極以上のものに適用したものであり、極数増加による機械的角度で位置検出区間を狭くするモータに対しても電圧変動による脱調を防止することができ、瞬停耐量を向上することができる。   The invention according to an eighth aspect is the invention according to any one of the first to seventh aspects, wherein the brushless DC motor is applied to one having six or more poles, and mechanically due to an increase in the number of poles. A step-out due to voltage fluctuation can be prevented even for a motor whose position detection section is narrowed by an angle, and the instantaneous power failure tolerance can be improved.

請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか一項に記載の発明のインバータ制御装置を電動圧縮機に適用したものであり、電圧変動による脱調を防止することができ、瞬停耐量を向上することができ、信頼性の高い電動圧縮機を提供することができる。   The invention according to claim 9 is the one in which the inverter control device according to any one of claims 1 to 8 is applied to an electric compressor, and can prevent step-out due to voltage fluctuation, The instantaneous power failure tolerance can be improved, and a highly reliable electric compressor can be provided.

請求項10に記載の発明は、請求項1から8のいずれか一項に記載の発明のインバータ制御装置を冷蔵庫等の家庭用電気機器に適用したものであり、電圧変動や瞬停に対する耐量を向上することができ、信頼性の高い冷蔵庫等の家庭用電気機器を提供することができる。   Invention of Claim 10 applies the inverter control apparatus of the invention as described in any one of Claim 1 to 8 to household electric appliances, such as a refrigerator, and has the tolerance with respect to a voltage fluctuation or a momentary power failure. It can be improved and a highly reliable household electric appliance such as a refrigerator can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the present embodiment.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるインバータ制御装置のブロック図、図2は同実施の形態における各部の信号波形と処理内容を示すタイミングチャートである。また、図3は同実施の形態における電源電圧の変化と通電角の関係を示す特性図である。図4は同実施の形態におけるインバータ制御装置の瞬停時の動作を示す特性図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an inverter control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a timing chart showing signal waveforms and processing contents of respective parts in the same embodiment. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the change in power supply voltage and the conduction angle in the same embodiment. FIG. 4 is a characteristic diagram showing an operation at the momentary power failure of the inverter control device according to the embodiment.

図1において、インバータ制御装置200は、商用交流電源201と電動圧縮機(図示せず)に接続されており、商用交流電源201を直流電源に変換する整流部203と、電動圧縮機のブラシレスDCモータ204を駆動するインバータ回路部205を備えている。   In FIG. 1, an inverter control device 200 is connected to a commercial AC power source 201 and an electric compressor (not shown), a rectifying unit 203 that converts the commercial AC power source 201 into a DC power source, and a brushless DC of the electric compressor. An inverter circuit unit 205 for driving the motor 204 is provided.

さらにインバータ回路部205を駆動するドライブ回路206と、ブラシレスDCモータ204の磁極位置を検出する位置検出回路部207とインバータ回路部205を制御するマイクロプロセッサ208と、直流電源に変換された整流部203の電圧を検知する直流電圧検出部209を備えている。   Further, a drive circuit 206 for driving the inverter circuit unit 205, a position detection circuit unit 207 for detecting the magnetic pole position of the brushless DC motor 204, a microprocessor 208 for controlling the inverter circuit unit 205, and a rectification unit 203 converted to a DC power source. DC voltage detector 209 for detecting the voltage of

直流電圧検出部209は抵抗による分圧回路で構成されており、マイクロプロセッサ208にアナログ値として入力としている。また、ノイズ除去用のCRフィルタ回路が備わっている。   The DC voltage detection unit 209 is configured by a voltage dividing circuit using a resistor, and is input to the microprocessor 208 as an analog value. Also, a CR filter circuit for noise removal is provided.

マイクロプロセッサ208は、回転速度検出手段210、転流制御手段211、デューティ設定手段212、PWM制御手段213、ドライブ制御手段214、キャリア出力手段215を備えている。   The microprocessor 208 includes a rotation speed detection unit 210, a commutation control unit 211, a duty setting unit 212, a PWM control unit 213, a drive control unit 214, and a carrier output unit 215.

さらに、直流電源電圧に対し複数の基準電圧を定める基準電圧設定部217、と、それぞれの基準電圧に対し通電角を決定する通電角制御部218を備えている。通電角制御部218は遅延タイマ218aを設けている。   Furthermore, a reference voltage setting unit 217 that determines a plurality of reference voltages with respect to the DC power supply voltage, and a conduction angle control unit 218 that determines a conduction angle with respect to each reference voltage are provided. The conduction angle control unit 218 is provided with a delay timer 218a.

ブラシレスDCモータ204は6極の突極集中巻モータであり、3相巻線のステータ204aとロータ204bとで構成されている。   The brushless DC motor 204 is a 6-pole salient pole concentrated winding motor, and includes a three-phase winding stator 204a and a rotor 204b.

ステータ204aは6極9スロットの構造であり、各相のステータ巻線204u,204v、204wの巻数はそれぞれ189ターンである。ロータ204bは、内部に永久磁石204α,204β,204γ,204δ,204ε,204ζを配置し、リラクタンストルクを発生する磁石埋込型構造である。   The stator 204a has a 6-pole 9-slot structure, and the number of turns of each phase of the stator windings 204u, 204v, 204w is 189 turns. The rotor 204b is a magnet-embedded structure in which permanent magnets 204α, 204β, 204γ, 204δ, 204ε, and 204ζ are arranged to generate reluctance torque.

インバータ回路部205は、6つの三相ブリッジ接続されたスイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzと、それぞれに並列に接続された環流ダイオードDu,Dx,Dv,Dy,Dw,Dzより構成されている。   The inverter circuit unit 205 is composed of six switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz connected in a three-phase bridge, and free-wheeling diodes Du, Dx, Dv, Dy, Dw, Dz connected in parallel to each of them. It is configured.

位置検出回路部207は、コンパレータ(図示せず)などから構成されておりブラシレスDCモータ204の誘起電圧に基づく端子電圧信号と基準電圧とをコンパレータにより比較してロータ204bの位置信号を得ている。従来例2と同様の構成である。   The position detection circuit unit 207 includes a comparator (not shown) and the like, and a terminal voltage signal based on the induced voltage of the brushless DC motor 204 and a reference voltage are compared by a comparator to obtain a position signal of the rotor 204b. . The configuration is the same as in Conventional Example 2.

転流制御手段211は、位置検出回路部207の位置信号より転流のタイミングを計算し、スイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzの転流信号を生成する。   The commutation control unit 211 calculates the commutation timing from the position signal of the position detection circuit unit 207 and generates commutation signals of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz.

回転速度検出手段210は、位置検出回路部207からの位置信号を一定期間カウントしたり、パルス間隔を測定したりすることによりブラシレスDCモータ204の回転速度を算出する。   The rotation speed detection unit 210 calculates the rotation speed of the brushless DC motor 204 by counting the position signal from the position detection circuit unit 207 for a certain period or measuring the pulse interval.

デューティ設定手段212は、回転速度検出手段210から得られた回転速度と、指令回転速度との偏差からデューティの加減演算を行い、デューティ値をPWM制御手段213へ出力する。回転速度指令に対し実回転速度が低いとデューティを大きくし、逆に実回転速度が高いとデューティを小さくする。   The duty setting means 212 performs a duty addition / subtraction operation based on the deviation between the rotational speed obtained from the rotational speed detection means 210 and the command rotational speed, and outputs the duty value to the PWM control means 213. When the actual rotational speed is low with respect to the rotational speed command, the duty is increased. Conversely, when the actual rotational speed is high, the duty is decreased.

キャリア出力手段215ではスイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,Trzをスイッチングするキャリア周波数を設定する。この場合、キャリア周波数は3kHzから10kHzの間で設定している。   The carrier output means 215 sets a carrier frequency for switching the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz. In this case, the carrier frequency is set between 3 kHz and 10 kHz.

PWM制御手段213では、キャリア出力手段215で設定されたキャリア周波数と、デューティ設定手段212で設定されたデューティ値から、PWM変調信号を出力する。   The PWM control unit 213 outputs a PWM modulation signal from the carrier frequency set by the carrier output unit 215 and the duty value set by the duty setting unit 212.

基準電圧設定部217は、複数の基準電圧を設定すると共に、複数の基準電圧範囲を設定している。そして、通電角制御部218は、直流電圧検出部209で検出された直流電圧とこれらの複数の基準電圧、基準電圧範囲に基づいて、インバータ回路部205における通電角を制御する。   The reference voltage setting unit 217 sets a plurality of reference voltages and sets a plurality of reference voltage ranges. Then, the conduction angle control unit 218 controls the conduction angle in the inverter circuit unit 205 based on the DC voltage detected by the DC voltage detection unit 209 and the plurality of reference voltages and the reference voltage range.

ドライブ制御手段214では、転流信号とPWM変調信号と通電角、および進角を合成し、スイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,TrzをON/OFFするドライブ信号を生成し、ドライブ回路206へ出力する。ドライブ回路206では、ドライブ信号に基づき、スイッチングトランジスタTru,Trx,Trv,Try,Trw,TrzのON/OFFスイッチングを行い、ブラシレスDCモータ204を駆動する。   The drive control means 214 synthesizes the commutation signal, the PWM modulation signal, the energization angle, and the advance angle to generate a drive signal for turning on / off the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, Trz, and a drive circuit. It outputs to 206. The drive circuit 206 performs ON / OFF switching of the switching transistors Tru, Trx, Trv, Try, Trw, and Trz based on the drive signal, and drives the brushless DC motor 204.

次に図2に示すインバータ制御装置の各種波形について説明する。   Next, various waveforms of the inverter control device shown in FIG. 2 will be described.

インバータ制御装置200は、通電角は150度、進角15度でブラシレスDCモータ204を制御している。   The inverter control device 200 controls the brushless DC motor 204 with a conduction angle of 150 degrees and an advance angle of 15 degrees.

(A),(B),(C)は、ブラシレスDCモータ204のU相,V相,W相の端子電圧Vu,Vv,Vwであり、それぞれの位相が120度ずつずれた状態で変化する。   (A), (B), and (C) are terminal voltages Vu, Vv, and Vw of the U-phase, V-phase, and W-phase of the brushless DC motor 204, and change in a state where the respective phases are shifted by 120 degrees. .

これらの端子電圧は、インバータ回路部205による供給電圧Vua,Vva,Vwaと、ステータ巻線204u,204v,204wに発生する誘起電圧Vub,Vvb,Vwbと、転流切り換え時にインバータ回路205の還流ダイオードDu,Dx,Dv,Dy,Dw,Dzの内のいずれかが導通することにより生じるパルス状のスパイク電圧Vuc,Vvc,Vwcとの合成波形となる。   These terminal voltages include supply voltages Vua, Vva, Vwa by the inverter circuit unit 205, induced voltages Vub, Vvb, Vwb generated in the stator windings 204u, 204v, 204w, and a free-wheeling diode of the inverter circuit 205 when the commutation is switched. It becomes a composite waveform with pulse-like spike voltages Vuc, Vvc, Vwc generated when any one of Du, Dx, Dv, Dy, Dw, Dz becomes conductive.

そして、これらの端子電圧Vu,Vv,Vwと直流電源電圧1の1/2の電圧たる仮想中性点電圧VNとを比較し、コンパレータより出力信号PSu,PSv,PSwを(D),(E),(F)に示している。   Then, these terminal voltages Vu, Vv, and Vw are compared with a virtual neutral point voltage VN that is ½ of the DC power supply voltage 1, and the output signals PSu, PSv, and PSw are output from the comparators to (D), (E ), (F).

ここで、直流電源電圧が急激に低下すると、実回転速度が低下し、誘起電圧は仮想中性点電圧VNと比較しレベルが反転するクロスポイントは通電区間の中へ消えてしまう。また、直流電源電圧が急激に上昇するとクロスポイントはスパイク電圧の中へ消えてしまう。いずれも誤検知を招き、脱調してしまうこととなる。   Here, when the DC power supply voltage rapidly decreases, the actual rotation speed decreases, and the cross point at which the induced voltage is inverted compared to the virtual neutral point voltage VN disappears into the energization interval. Further, when the DC power supply voltage rises rapidly, the cross point disappears into the spike voltage. Either of these results in false detection and step-out.

そこで、本実施の形態では、図3に示すように、直流電源電圧に対し複数の基準電圧Edn1,Edn2,Edn3,Edn4,Eup1,Eup2,Eup3,Eup4を設け、各基準電圧に対し、通電角を決定するものである。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of reference voltages Edn1, Edn2, Edn3, Edn4, Eup1, Eup2, Eup3, and Eup4 are provided for the DC power supply voltage, and the energization angle for each reference voltage is provided. Is to determine.

通常150度通電で運転していて、直流電源電圧が急激に低下した場合に、Edn1を検知したときに瞬時に通電角を150度から142.5度に変更する。Edn2を検知した場合も同様に瞬時に142.5度から135度へ変更する。同様に135度から127.5度、120度と通電角を下げていく。   If the DC power supply voltage is suddenly decreased when the DC power supply voltage is normally decreased, the energization angle is instantaneously changed from 150 degrees to 142.5 degrees when Edn1 is detected. Similarly, when Edn2 is detected, the angle is instantly changed from 142.5 degrees to 135 degrees. Similarly, the conduction angle is decreased from 135 degrees to 127.5 degrees and 120 degrees.

このように直流電源電圧の低下と共に、通電角を狭めることにより、位置検出区間を増大することができ、誘起電圧が遅れて通電域にクロスポイントが隠れてしまうのを防ぎ、位置検出の誤検知による脱調を防止することができる。   In this way, the position detection interval can be increased by narrowing the energization angle along with the decrease in the DC power supply voltage, preventing the induced voltage from being delayed and hiding the cross point in the energization area, and misdetecting position detection. Can be prevented from stepping out.

また、直流電源電圧が急激に上昇した時も同様に、Eup1を越えると、通電角を150度から142.5度に変更し、直流電源電圧が基準電圧Eup2,Eup3,Eup4と越える毎に、通電角を142.5度から135度,127.5度,120度と狭めていく。   Similarly, when the DC power supply voltage suddenly rises, when Eup1 is exceeded, the conduction angle is changed from 150 degrees to 142.5 degrees, and every time the DC power supply voltage exceeds the reference voltages Eup2, Eup3, Eup4, The conduction angle is narrowed from 142.5 degrees to 135 degrees, 127.5 degrees, and 120 degrees.

これにより、スパイク電圧幅も減少することができ、位置検出可能区間を拡大することができるので位置検出の誤検知による脱調を防止することができる。   Thereby, the spike voltage width can also be reduced, and the position detectable section can be enlarged, so that step-out due to erroneous detection of position detection can be prevented.

次に、図4を用いて瞬停時の動作を示す。   Next, the operation at the momentary power failure will be described with reference to FIG.

直流電源電圧が基準電圧範囲Esw1の範囲外からEsw1の範囲内へ入ってくると、通電角を徐々に基準値の150度へ戻している。   When the DC power supply voltage enters the range of Esw1 from the outside of the reference voltage range Esw1, the conduction angle is gradually returned to the reference value of 150 degrees.

このとき、遅延タイマ218aは100msとすると、Esw1の範囲内へ入ってから、100ms後に120度から127.5度へ戻す。さらに100ms後に127.5度から135度へモ戻し、最終的に400ms後に基準値である150度へ復帰する。なお、復帰途中に電圧変動があった場合は、前述のとおり瞬時に通電角を狭める制御を行う。   At this time, assuming that the delay timer 218a is set to 100 ms, the delay timer 218a returns from 120 degrees to 127.5 degrees after 100 ms after entering the range of Esw1. Further, after 100 ms, it returns from 127.5 degrees to 135 degrees, and finally returns to the reference value of 150 degrees after 400 ms. If there is a voltage change during the return, the control for instantly narrowing the energization angle is performed as described above.

なお、本実施の形態において、通電角は150度から5段階で120度へ遷移させたが、直流電源電圧と通電角はリニアに変化させても良いし、150度から120度へいきなり変更させてもよい。さらに、120度未満の通電角を用いることにより、さらに電源電圧の変動や瞬停に対して、耐量のあるシステムとすることができる。   In this embodiment, the energization angle is changed from 150 degrees to 120 degrees in five steps. However, the DC power supply voltage and the energization angle may be changed linearly or may be changed suddenly from 150 degrees to 120 degrees. May be. Furthermore, by using an energization angle of less than 120 degrees, a system that can withstand fluctuations in power supply voltage and instantaneous power failure can be obtained.

また、電動圧縮機に上記インバータ制御装置200を用いても、良好な運転が可能となり、冷蔵庫等の家庭用電気機器に上記インバータ制御装置200を用いても、良好なシステム運転が可能となる。   In addition, even if the inverter control device 200 is used for an electric compressor, good operation is possible, and even if the inverter control device 200 is used for household electric equipment such as a refrigerator, good system operation is possible.

以上のように、本発明にかかるインバータ制御装置は、電源電圧変動に対してロータ磁極を見失うことなく位置検出できるので、電源電圧変動のあるエアコン、冷蔵庫、洗濯機等の家庭用電気機器や、電気自動車に有用である。また電源電圧変動の多い地域にも有用である。   As described above, since the inverter control device according to the present invention can detect the position without losing sight of the rotor magnetic pole with respect to the power supply voltage fluctuation, household electric equipment such as an air conditioner, a refrigerator, a washing machine, etc. Useful for electric vehicles. It is also useful in areas where power supply voltage fluctuates frequently.

本発明の実施の形態1におけるインバータ制御装置のブロック図Block diagram of the inverter control apparatus in Embodiment 1 of the present invention 同実施の形態における各部の信号波形と処理内容を示すタイミングチャートTiming chart showing signal waveforms and processing contents of each part in the same embodiment 同実施の形態における電源電圧の変化と通電角の関係を示す特性図Characteristic diagram showing the relationship between the change in power supply voltage and the conduction angle in the same embodiment 同実施の形態におけるインバータ制御装置の瞬停時の動作を示す特性図The characteristic figure which shows the operation | movement at the time of a momentary power failure of the inverter control apparatus in the same embodiment 従来のインバータ制御装置の構成を示す構成図Configuration diagram showing the configuration of a conventional inverter control device 従来のインバータ制御装置の負荷トルク−回転数特性を示す特性図Characteristic diagram showing load torque-rotational speed characteristics of a conventional inverter control device 従来のインバータ制御装置の各部の信号波形及び処理内容を示すタイミングチャートTiming chart showing signal waveforms and processing contents of each part of conventional inverter control device 従来のインバータ制御装置の構成を示す構成図Configuration diagram showing the configuration of a conventional inverter control device 従来のインバータ制御装置の各部の信号波形及び処理内容を示すタイミングチャートTiming chart showing signal waveforms and processing contents of each part of conventional inverter control device 従来のインバータ制御装置の電圧と通電角の脱調特性の関係を示す特性図A characteristic diagram showing the relationship between the voltage of the conventional inverter control device and the step-out characteristic of the conduction angle

符号の説明Explanation of symbols

200 インバータ制御装置
204 ブラシレスDCモータ
204b ロータ
204α,204β,204γ,204δ,204ε,204ζ 永久磁石
204u,204v,204w ステータ巻線
205 インバータ回路部
207 位置検出回路部
209 直流電圧検出部
217 基準電圧設定部
218 通電角制御部
218a 遅延タイマ
200 Inverter control device 204 Brushless DC motor 204b Rotor 204α, 204β, 204γ, 204δ, 204ε, 204ζ Permanent magnet 204u, 204v, 204w Stator winding 205 Inverter circuit unit 207 Position detection circuit unit 209 DC voltage detection unit 217 Reference voltage setting unit 218 Energization angle controller 218a Delay timer

Claims (10)

ロータに永久磁石を設けたブラシレスDCモータを駆動するインバータ回路部と、前記ブラシレスDCモータの誘起電圧により前記ロータの相対位置を検出する位置検出回路部と、前記インバータ回路部に供給される直流電源電圧の電圧値を検出する直流電圧検出部と、前記直流電圧検出部にて検出した電圧値に応じて前記インバータ回路部における通電角を電気角で180度未満の範囲で変更する通電角制御部とを備えたインバータ制御装置。   An inverter circuit section for driving a brushless DC motor having a permanent magnet provided on the rotor, a position detection circuit section for detecting the relative position of the rotor based on an induced voltage of the brushless DC motor, and a DC power source supplied to the inverter circuit section A direct current voltage detection unit for detecting a voltage value of the voltage, and a conduction angle control unit for changing the conduction angle in the inverter circuit unit within an electrical angle of less than 180 degrees according to the voltage value detected by the direct current voltage detection unit And inverter control device. 直流電源電圧に対して基準電圧を設定する基準電圧設定部を備え、通電角制御部は前記直流電源電圧の電圧値が前記基準電圧よりも小さくなった場合に、インバータ回路部における通電角を小さくすることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   A reference voltage setting unit for setting a reference voltage with respect to the DC power supply voltage is provided, and the conduction angle control unit reduces the conduction angle in the inverter circuit unit when the voltage value of the DC power supply voltage becomes smaller than the reference voltage. The inverter control device according to claim 1. 直流電源電圧に対して基準電圧を設定する基準電圧設定部を備え、通電角制御部は前記直流電源電圧の電圧値が前記基準電圧よりも大きくなった場合に、インバータ回路部における通電角を小さくすることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   A reference voltage setting unit for setting a reference voltage with respect to the DC power supply voltage is provided, and the energization angle control unit reduces the energization angle in the inverter circuit unit when the voltage value of the DC power supply voltage becomes larger than the reference voltage. The inverter control device according to claim 1. 直流電源電圧に対する基準電圧値の範囲を設定する基準電圧設定部と遅延タイマとを備え、通電角制御部は前記直流電源電圧の電圧値が前記基準電圧値の範囲外から範囲内に変化した場合に、インバータ回路部における通電角を遅延タイマにより徐々に基準値に戻すことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。   A reference voltage setting unit for setting a range of a reference voltage value for a DC power supply voltage and a delay timer are provided, and the conduction angle control unit is configured to change the voltage value of the DC power supply voltage from outside the range of the reference voltage value to within the range. The inverter control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the conduction angle in the inverter circuit unit is gradually returned to the reference value by a delay timer. 通電角制御部は、直流電源電圧が300V/秒以上の変化率で低下した場合に、インバータ回路部における通電角を小さくすることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   2. The inverter control device according to claim 1, wherein the energization angle control unit reduces the energization angle in the inverter circuit unit when the DC power supply voltage decreases at a rate of change of 300 V / second or more. ブラシレスDCモータのロータは内部に永久磁石が埋め込まれ突極性を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。   6. The inverter control device according to claim 1, wherein the rotor of the brushless DC motor has a saliency with a permanent magnet embedded therein. ブラシレスDCモータのステータ巻線の巻数が160ターン以上である請求項1から6のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the number of windings of the stator winding of the brushless DC motor is 160 turns or more. ブラシレスDCモータの極数は6極以上である請求項1から7のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the number of poles of the brushless DC motor is six or more. 請求項1から8のいずれか一項に記載のインバータ制御装置を用いた電動圧縮機。   The electric compressor using the inverter control apparatus as described in any one of Claim 1 to 8. 請求項1から8のいずれか一項に記載のインバータ制御装置を用いた冷蔵庫等の家庭用電気機器。   Home electric appliances, such as a refrigerator, using the inverter control device according to any one of claims 1 to 8.
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