JPH06165569A - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
- Publication number
- JPH06165569A JPH06165569A JP4310007A JP31000792A JPH06165569A JP H06165569 A JPH06165569 A JP H06165569A JP 4310007 A JP4310007 A JP 4310007A JP 31000792 A JP31000792 A JP 31000792A JP H06165569 A JPH06165569 A JP H06165569A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- time
- winding
- signal
- waveform
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はブラシレスモータをPWM制御しな
がら駆動するためにモータのロータ回転位置をモータの
巻線の端子電圧から波形合成により認識して転流タイミ
ング情報を持つ認識波形を形成し、この認識波形に基づ
いて巻線の転流タイミングを得るようにしたインバータ
装置において、巻線電流の立上りが転流時点から遅れる
ことによるモータ効率の低下を防止することを目的とす
る。 【構成】 モータ巻線の転流タイミングを、認識波形の
立上りタイミングから電気角で30度に相当する時間よ
りもモータ回転速度および負荷トルクから求められる補
正時間だけ早めることにより、誘起電圧のピークに対し
て巻線電流が対称波形となるようにする。
がら駆動するためにモータのロータ回転位置をモータの
巻線の端子電圧から波形合成により認識して転流タイミ
ング情報を持つ認識波形を形成し、この認識波形に基づ
いて巻線の転流タイミングを得るようにしたインバータ
装置において、巻線電流の立上りが転流時点から遅れる
ことによるモータ効率の低下を防止することを目的とす
る。 【構成】 モータ巻線の転流タイミングを、認識波形の
立上りタイミングから電気角で30度に相当する時間よ
りもモータ回転速度および負荷トルクから求められる補
正時間だけ早めることにより、誘起電圧のピークに対し
て巻線電流が対称波形となるようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレス直流モータ
のような、複数の巻線を有するモータの各巻線をロータ
の所定の回転位置に対応する転流タイミングで順次通電
するためのスイッチング回路を有するインバータ装置に
関し、特にそのスイッチング素子をパルス幅変調信号に
より駆動するインバータ装置に関する。
のような、複数の巻線を有するモータの各巻線をロータ
の所定の回転位置に対応する転流タイミングで順次通電
するためのスイッチング回路を有するインバータ装置に
関し、特にそのスイッチング素子をパルス幅変調信号に
より駆動するインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年エアコンや冷蔵庫において、コンプ
レッサの能力可変や電力消費量の節約のために直流モー
タの一種であるブラシレスモータを採用しこれをインバ
ータ装置によって駆動することが行われている。ブラシ
レスモータの場合、通常、巻線の通電相を決定するため
にロータの回転位置信号を必要とするが、エアコンや冷
蔵庫のコンプレッサのようにモータが冷媒に晒される
等、モータの使用環境によっては位置検出センサーを配
置することが困難な場合がある。このため、本願発明者
等は、モータの巻線の誘起電圧を検出しこれを電気的に
処理することにより回転位置信号を得る技術を開発しこ
れを特願昭62ー162654号として出願した。
レッサの能力可変や電力消費量の節約のために直流モー
タの一種であるブラシレスモータを採用しこれをインバ
ータ装置によって駆動することが行われている。ブラシ
レスモータの場合、通常、巻線の通電相を決定するため
にロータの回転位置信号を必要とするが、エアコンや冷
蔵庫のコンプレッサのようにモータが冷媒に晒される
等、モータの使用環境によっては位置検出センサーを配
置することが困難な場合がある。このため、本願発明者
等は、モータの巻線の誘起電圧を検出しこれを電気的に
処理することにより回転位置信号を得る技術を開発しこ
れを特願昭62ー162654号として出願した。
【0003】以下、この出願の発明がパルス幅変調(以
下、単にPWM)方式で実施される場合を例にし、これ
を従来技術として図6〜図9を参照しながら説明する。
下、単にPWM)方式で実施される場合を例にし、これ
を従来技術として図6〜図9を参照しながら説明する。
【0004】図6に示されたインバータ装置において、
交流電源1に接続される直流電源回路2は全波整流回路
3、リアクトル4aおよび平滑用コンデンサ4bからな
り、この直流電源回路2の直流母線5、6間にはスイッ
チング回路としてスイッチング素子例えばスイッチング
用トランジスタ7〜12からなる三相ブリッジ回路13
が接続され,その出力端子14u,14v,14wにブ
ラシレスモータ15の各巻線15u,15v,15wが
接続される。
交流電源1に接続される直流電源回路2は全波整流回路
3、リアクトル4aおよび平滑用コンデンサ4bからな
り、この直流電源回路2の直流母線5、6間にはスイッ
チング回路としてスイッチング素子例えばスイッチング
用トランジスタ7〜12からなる三相ブリッジ回路13
が接続され,その出力端子14u,14v,14wにブ
ラシレスモータ15の各巻線15u,15v,15wが
接続される。
【0005】三相ブリッジ回路13の各トランジスタ7
〜12が所定の順序でオンオフ制御されるとブラシレス
モータ15はその各巻線15u〜15wが120度(電
気角、以下同様)の位相差をもって順次繰り返し通電さ
れることにより回転駆動される。この場合、一つのトラ
ンジスタは120度オン、240度オフのオンオフ周期
で制御され且つオン周期では、図8に示すPWM信号P
1 によってデューティの制御がなされるので、ブラシレ
スモータ15の各巻線15u〜15wの端子電圧Vu,
Vv,Vwは図8に示す波形になる。
〜12が所定の順序でオンオフ制御されるとブラシレス
モータ15はその各巻線15u〜15wが120度(電
気角、以下同様)の位相差をもって順次繰り返し通電さ
れることにより回転駆動される。この場合、一つのトラ
ンジスタは120度オン、240度オフのオンオフ周期
で制御され且つオン周期では、図8に示すPWM信号P
1 によってデューティの制御がなされるので、ブラシレ
スモータ15の各巻線15u〜15wの端子電圧Vu,
Vv,Vwは図8に示す波形になる。
【0006】図7は、PWM制御を伴わない場合の巻線
15uの端子電圧Vuおよび電流Iuの波形を示す。こ
の波形において、約60度(期間Ta )の区間に渡る傾
斜部分は巻線の誘起電圧、細長い正負パルスは三相ブリ
ッジ回路13の各トランジスタと並列に接続されたダイ
オードDによるパルス電圧、また、V0 は直流母線5、
6間に接続された抵抗分圧回路16によって形成された
基準電圧である。この図7から、転流タイミングは誘起
電圧と基準電圧V0 とがクロスする時点(以下ゼロクロ
ス時点と称する)から約30度遅れていることが理解さ
れる。
15uの端子電圧Vuおよび電流Iuの波形を示す。こ
の波形において、約60度(期間Ta )の区間に渡る傾
斜部分は巻線の誘起電圧、細長い正負パルスは三相ブリ
ッジ回路13の各トランジスタと並列に接続されたダイ
オードDによるパルス電圧、また、V0 は直流母線5、
6間に接続された抵抗分圧回路16によって形成された
基準電圧である。この図7から、転流タイミングは誘起
電圧と基準電圧V0 とがクロスする時点(以下ゼロクロ
ス時点と称する)から約30度遅れていることが理解さ
れる。
【0007】前記端子電圧Vu,Vv,Vwは通電信号
回路17に設けられたコンパレータ18〜20によって
前記基準電圧V0 と比較されることにより、図8に示す
ような端子電圧Vu〜Vwの180度区間認識用の基本
波信号Vu´,Vv´,Vw´に変換される。更にこれ
ら基本波信号Vu´,Vv´,Vw´が通電信号回路1
7に設けられた波形合成回路21に与えられ、ここでP
WM信号P1との照合により正パルス成分のみの時間幅
180度の連続方形波からなり且つ互に120度の位相
差を有する認識波形信号Ua,Va,Waに変換され
る。この認識波形信号Ua,Va,Waの開始点(立上
り時点)および終了点(立下り時点)は誘起電圧と基準
電圧V0 とがクロスする時点に一致している。
回路17に設けられたコンパレータ18〜20によって
前記基準電圧V0 と比較されることにより、図8に示す
ような端子電圧Vu〜Vwの180度区間認識用の基本
波信号Vu´,Vv´,Vw´に変換される。更にこれ
ら基本波信号Vu´,Vv´,Vw´が通電信号回路1
7に設けられた波形合成回路21に与えられ、ここでP
WM信号P1との照合により正パルス成分のみの時間幅
180度の連続方形波からなり且つ互に120度の位相
差を有する認識波形信号Ua,Va,Waに変換され
る。この認識波形信号Ua,Va,Waの開始点(立上
り時点)および終了点(立下り時点)は誘起電圧と基準
電圧V0 とがクロスする時点に一致している。
【0008】更にこの波形合成回路21内では、これに
保有された第1および第2のタイマー機能のうち、第1
のタイマー機能によって前記3つの認識波形信号Ua,
Va,Waから時間幅Tbが各々60度をもつ6個の第
1の位相区分パターンX1〜X6を形成し、更に第2の
タイマー機能によって第1の各位相区分パターンX1〜
X6の終点を起点とする時間幅が各々30度をもつ6個
の第2の位相区分パターンY1〜Y6を形成する。そし
て、波形合成回路21は、最終的に上記のような第2の
位相区分信号から図8に示す通電信号Up,Un,V
p,Vn,Wp,Wnを合成する。
保有された第1および第2のタイマー機能のうち、第1
のタイマー機能によって前記3つの認識波形信号Ua,
Va,Waから時間幅Tbが各々60度をもつ6個の第
1の位相区分パターンX1〜X6を形成し、更に第2の
タイマー機能によって第1の各位相区分パターンX1〜
X6の終点を起点とする時間幅が各々30度をもつ6個
の第2の位相区分パターンY1〜Y6を形成する。そし
て、波形合成回路21は、最終的に上記のような第2の
位相区分信号から図8に示す通電信号Up,Un,V
p,Vn,Wp,Wnを合成する。
【0009】ここで、通電信号Up,Un,Vp,V
n,Wp,Wnの開始点は、第2の位相区分パターンY
1〜Y6の終了点に一致しているので、誘起電圧と基準
電圧V0 とがクロスする時点から30度遅れた時点とな
る。このため、これら通電信号Up,Un,Vp,V
n,Wp,Wnの位相パターンは三相ブリッジ回路13
のトランジスタ7〜12に要求された転流タイミングパ
ターンに一致することとなる。
n,Wp,Wnの開始点は、第2の位相区分パターンY
1〜Y6の終了点に一致しているので、誘起電圧と基準
電圧V0 とがクロスする時点から30度遅れた時点とな
る。このため、これら通電信号Up,Un,Vp,V
n,Wp,Wnの位相パターンは三相ブリッジ回路13
のトランジスタ7〜12に要求された転流タイミングパ
ターンに一致することとなる。
【0010】一方、速度判定回路22は、波形合成回路
21からブラシレスモータ15の回転速度検出信号とし
て与えられた通電信号Wnと速度指令信号Scとから速
度偏差を判定し、その速度偏差に対応した速度偏差信号
Sdを出力してこれをパルス幅変調回路23に与える。
このパルス幅変調回路23はPWM信号P1のデューテ
ィを速度偏差信号Sdの大きさに応じるように制御す
る。このようにデューティが制御されたPWM信号P1
は、駆動回路を構成するゲート回路24の各ゲート部2
5,27,29によって前記通電信号Up,Vp,W
p,と合成例えば論理積をとられながら三相ブリッジ回
路13の各トランジスタ7,9,11のベースにベース
制御信号として供給される。この結果、トランジスタ7
〜12が通電信号Up〜Wnによる図8に示すパターン
でオンオフ制御されることによってブラシレスモータ1
5が駆動を継続すると共に図8に示されるPWM信号P
1によるデューティ制御によりその速度制御がなされ
る。
21からブラシレスモータ15の回転速度検出信号とし
て与えられた通電信号Wnと速度指令信号Scとから速
度偏差を判定し、その速度偏差に対応した速度偏差信号
Sdを出力してこれをパルス幅変調回路23に与える。
このパルス幅変調回路23はPWM信号P1のデューテ
ィを速度偏差信号Sdの大きさに応じるように制御す
る。このようにデューティが制御されたPWM信号P1
は、駆動回路を構成するゲート回路24の各ゲート部2
5,27,29によって前記通電信号Up,Vp,W
p,と合成例えば論理積をとられながら三相ブリッジ回
路13の各トランジスタ7,9,11のベースにベース
制御信号として供給される。この結果、トランジスタ7
〜12が通電信号Up〜Wnによる図8に示すパターン
でオンオフ制御されることによってブラシレスモータ1
5が駆動を継続すると共に図8に示されるPWM信号P
1によるデューティ制御によりその速度制御がなされ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明から明らか
なように、各相の巻線15u,15v,15wには、誘
起電圧と基準電圧V0 とがクロスする時点から30度遅
れて120度の区間通電される。図9にはブラシレスモ
ータ15のU相巻線15uの誘起電圧とPWM制御を伴
わない場合の印加電圧との関係を示す。同図から明らか
なように、巻線15uに印加される直流電源回路2の電
圧は、誘起電圧のピーク時点Tpを中心に120度の範
囲で対称波形となる。これに対し、巻線15uに流れる
電流Iuは、直流電源回路2の電圧の印加開始時点から
傾斜状に立ち上がって時間T1 だけ遅れてピークに達
し、また電圧の印加終了時点から傾斜状態に立ち下がっ
て時間T2 (T1 と同等)だけ遅れてゼロになる。従っ
て、巻線15uに流れる電流Iuの波形は、誘起電圧の
ピーク時点Tpに対し非対称となる。このことは、PW
M制御を行った場合でも同様に生ずる。
なように、各相の巻線15u,15v,15wには、誘
起電圧と基準電圧V0 とがクロスする時点から30度遅
れて120度の区間通電される。図9にはブラシレスモ
ータ15のU相巻線15uの誘起電圧とPWM制御を伴
わない場合の印加電圧との関係を示す。同図から明らか
なように、巻線15uに印加される直流電源回路2の電
圧は、誘起電圧のピーク時点Tpを中心に120度の範
囲で対称波形となる。これに対し、巻線15uに流れる
電流Iuは、直流電源回路2の電圧の印加開始時点から
傾斜状に立ち上がって時間T1 だけ遅れてピークに達
し、また電圧の印加終了時点から傾斜状態に立ち下がっ
て時間T2 (T1 と同等)だけ遅れてゼロになる。従っ
て、巻線15uに流れる電流Iuの波形は、誘起電圧の
ピーク時点Tpに対し非対称となる。このことは、PW
M制御を行った場合でも同様に生ずる。
【0012】一般にモータの発生トルクは、誘起電圧と
電流の積で表されるため、誘起電圧のピーク時点Tpに
対し電流が非対称の波形となる従来では、モータの効率
が低下することとなる。特にエアコン等では、限られた
電源容量で最大に出力して急速な冷暖房が要求される
し、また省エネルギー、ランニングコストなどの面から
も効率向上が望まれている。
電流の積で表されるため、誘起電圧のピーク時点Tpに
対し電流が非対称の波形となる従来では、モータの効率
が低下することとなる。特にエアコン等では、限られた
電源容量で最大に出力して急速な冷暖房が要求される
し、また省エネルギー、ランニングコストなどの面から
も効率向上が望まれている。
【0013】そこで、転流タイミングを誘起電圧と基準
電圧V0 とがクロスする時点から30度遅れた時点では
なく、30度よりも小さな一定角度遅れた時点に定める
ことが考えられる。しかしながら、上記遅れ時間T1 お
よびT2 は常に一定ではなく、負荷トルク(電流値)が
大きいほど長く、回転数(誘起電圧)が大きいほど短く
なる等、場合場合に応じて変化する。このため、転流タ
イミングを誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスする時点
から30度よりも小さな一定角度遅れた一定時点に定め
ても、十分なる効率向上は望めない。
電圧V0 とがクロスする時点から30度遅れた時点では
なく、30度よりも小さな一定角度遅れた時点に定める
ことが考えられる。しかしながら、上記遅れ時間T1 お
よびT2 は常に一定ではなく、負荷トルク(電流値)が
大きいほど長く、回転数(誘起電圧)が大きいほど短く
なる等、場合場合に応じて変化する。このため、転流タ
イミングを誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスする時点
から30度よりも小さな一定角度遅れた一定時点に定め
ても、十分なる効率向上は望めない。
【0014】本発明の目的は、モータの巻線への電圧印
加の開始時点および終了時点に対する巻線電流の立ち上
がりおよび立ち下りの遅れがモータの負荷トルクや回転
速度により一定せず場合場合で異なるという事情があっ
ても、巻線電流を誘起電圧のピーク時点に対して対称波
形となるように流すことができ、モータの効率向上を図
ることができるインバータ装置を提供するにある。
加の開始時点および終了時点に対する巻線電流の立ち上
がりおよび立ち下りの遅れがモータの負荷トルクや回転
速度により一定せず場合場合で異なるという事情があっ
ても、巻線電流を誘起電圧のピーク時点に対して対称波
形となるように流すことができ、モータの効率向上を図
ることができるインバータ装置を提供するにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によるインバータ
装置は、モータが有する複数相の巻線に順次通電するた
めの複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路
と、パルス幅変調信号を得るパルス幅変調回路と、モー
タの回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出
手段により得られたモータ回転速度と速度指令との比較
結果から前記パルス幅変調信号のデューティを決定する
手段と、転流タイミングを、前記巻線の端子電圧と基準
電圧との比較結果、および前記速度検出手段により得ら
れたモータ回転速度と前記パルス幅変調信号のデューテ
ィとに基づいて得た補正値により決定し、その転流タイ
ミングに対応する通電信号を得る通電信号形成手段と、
前記通電信号とパルス幅変調信号とを合成して前記スイ
ッチング素子を駆動する駆動回路とを有するものであ
る。
装置は、モータが有する複数相の巻線に順次通電するた
めの複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路
と、パルス幅変調信号を得るパルス幅変調回路と、モー
タの回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出
手段により得られたモータ回転速度と速度指令との比較
結果から前記パルス幅変調信号のデューティを決定する
手段と、転流タイミングを、前記巻線の端子電圧と基準
電圧との比較結果、および前記速度検出手段により得ら
れたモータ回転速度と前記パルス幅変調信号のデューテ
ィとに基づいて得た補正値により決定し、その転流タイ
ミングに対応する通電信号を得る通電信号形成手段と、
前記通電信号とパルス幅変調信号とを合成して前記スイ
ッチング素子を駆動する駆動回路とを有するものであ
る。
【0016】
【作用】本発明によれば、モータの回転中その巻線の端
子電圧が検出され、この検出電圧が基準電圧と比較され
てその結果に基づき、例えばロータの回転位置に対応し
た一定のタイミングが求められる。そして、この一定の
タイミングはモータ回転速度およびパルス幅変調信号の
デューティに基づいて補正されて転流タイミングが求め
られ、この転流タイミングに対応した通電信号が形成さ
れる。そして、この通電信号とパルス幅変調信号との合
成信号例えば論理積信号によってスイッチング素子がオ
ンオフ制御される。この場合において、転流タイミング
がモータの回転速度、および負荷トルクと一定の関係を
有するデューティから決定されるので、負荷または回転
速度の変動にもかかわらず、モータの巻線電流を誘起電
圧のピーク時点に対し対称波形となるように流すことが
できる。
子電圧が検出され、この検出電圧が基準電圧と比較され
てその結果に基づき、例えばロータの回転位置に対応し
た一定のタイミングが求められる。そして、この一定の
タイミングはモータ回転速度およびパルス幅変調信号の
デューティに基づいて補正されて転流タイミングが求め
られ、この転流タイミングに対応した通電信号が形成さ
れる。そして、この通電信号とパルス幅変調信号との合
成信号例えば論理積信号によってスイッチング素子がオ
ンオフ制御される。この場合において、転流タイミング
がモータの回転速度、および負荷トルクと一定の関係を
有するデューティから決定されるので、負荷または回転
速度の変動にもかかわらず、モータの巻線電流を誘起電
圧のピーク時点に対し対称波形となるように流すことが
できる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1乃至図
5を参照しながら説明するが、図6と異なる部分につい
てのみ説明する。この実施例では、図6に示された従来
のインバータ装置における通信信号回路17内の波形成
形回路21はマイクロコンピュータ31から構成されて
いる。このマイクロコンピュータ31は、波形成形回路
21のすべての機能に加え、後述するように、モータ回
転速度および負荷トルクに応じて転流タイミングを変化
させる機能および特定の期間を認識するための第3のタ
イマー機能を有する。
5を参照しながら説明するが、図6と異なる部分につい
てのみ説明する。この実施例では、図6に示された従来
のインバータ装置における通信信号回路17内の波形成
形回路21はマイクロコンピュータ31から構成されて
いる。このマイクロコンピュータ31は、波形成形回路
21のすべての機能に加え、後述するように、モータ回
転速度および負荷トルクに応じて転流タイミングを変化
させる機能および特定の期間を認識するための第3のタ
イマー機能を有する。
【0018】この特定期間の認識は、認識波形信号U
a,Va,Waの立上りおよび立下がりタイミング近
傍、換言すればブラシレスモータ15の各巻線15u,
15v,15wの誘起電圧を含む端子電圧Vu,Vv,
Vwと基準電圧V0 とがクロスする時点の近傍を認識す
るためのものである。そのため、マイクロコンピュータ
31が有する第3のタイマー機能は、図2に示すよう
に、第2の各位相区分パターンY1 〜Y6 の終了点から
15度相当時間に転流タイミングの補正時間Td(後述
する)を加えた時間Z1 〜Z6 を計測する。ここで、1
5度相当時間は、第1の位相区分パターンX1 〜X6 の
時間をTbとすると、(Tb/4)時間である。この第
3のタイマー機能による時間Z1 〜Z6 の計測によっ
て、マイクロコンピュータ31は、第1の各位相区分パ
ターンX1 〜X6 の終点(誘起電圧と基準電圧V0 との
クロス時点)と同一の終点を持つ時間幅15度(Tb/
4)相当時間の特定期間Tiを認識し、この特定期間T
i内においてコンパレータ18〜20からの基本波信号
Vu´,Vv´,Vw´を入力する。このように基本波
信号Vu´,Vv´,Vw´の入力を特定期間Tiに限
定することにより、ダイオードDによるパルス電圧が基
準電圧V0 とクロスする時点を誘起電圧と基準電圧V0
とがクロスする時点と誤認識することを防止している。
a,Va,Waの立上りおよび立下がりタイミング近
傍、換言すればブラシレスモータ15の各巻線15u,
15v,15wの誘起電圧を含む端子電圧Vu,Vv,
Vwと基準電圧V0 とがクロスする時点の近傍を認識す
るためのものである。そのため、マイクロコンピュータ
31が有する第3のタイマー機能は、図2に示すよう
に、第2の各位相区分パターンY1 〜Y6 の終了点から
15度相当時間に転流タイミングの補正時間Td(後述
する)を加えた時間Z1 〜Z6 を計測する。ここで、1
5度相当時間は、第1の位相区分パターンX1 〜X6 の
時間をTbとすると、(Tb/4)時間である。この第
3のタイマー機能による時間Z1 〜Z6 の計測によっ
て、マイクロコンピュータ31は、第1の各位相区分パ
ターンX1 〜X6 の終点(誘起電圧と基準電圧V0 との
クロス時点)と同一の終点を持つ時間幅15度(Tb/
4)相当時間の特定期間Tiを認識し、この特定期間T
i内においてコンパレータ18〜20からの基本波信号
Vu´,Vv´,Vw´を入力する。このように基本波
信号Vu´,Vv´,Vw´の入力を特定期間Tiに限
定することにより、ダイオードDによるパルス電圧が基
準電圧V0 とクロスする時点を誘起電圧と基準電圧V0
とがクロスする時点と誤認識することを防止している。
【0019】ここで、マイクロコンピュータ31による
誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスした時点の認識は、
コンパレータ18〜20からの基本波信号Vu´,Vv
´,Vw´およびパルス幅変調回路23からのPWM信
号P1 と内部に記憶された比較データとの比較により行
われる。比較データは、次の表1に示すように、第1の
各位相区分パターンX1 〜X6 毎に、基本波信号Vu
´,Vv´,Vw´およびPWM信号P1 のハイ(H)
・ロウ(L)モードとして構成されている。
誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスした時点の認識は、
コンパレータ18〜20からの基本波信号Vu´,Vv
´,Vw´およびパルス幅変調回路23からのPWM信
号P1 と内部に記憶された比較データとの比較により行
われる。比較データは、次の表1に示すように、第1の
各位相区分パターンX1 〜X6 毎に、基本波信号Vu
´,Vv´,Vw´およびPWM信号P1 のハイ(H)
・ロウ(L)モードとして構成されている。
【0020】
【表1】 そして、マイクロコンピュータ31は、第1の各位相区
分パターンX1 〜X6では、現在実行中の位相区分パタ
ーンの次の位相区分パターンに対応する比較データを入
力し、前記特定期間Ti内における基本波信号Vu´,
Vv´,Vw´およびPWM信号P1 のハイ・ロウの状
態がその入力した位相区分の比較データと一致したと
き、誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスした時点と認識
する。
分パターンX1 〜X6では、現在実行中の位相区分パタ
ーンの次の位相区分パターンに対応する比較データを入
力し、前記特定期間Ti内における基本波信号Vu´,
Vv´,Vw´およびPWM信号P1 のハイ・ロウの状
態がその入力した位相区分の比較データと一致したと
き、誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスした時点と認識
する。
【0021】また、この実施例では、図6に示す従来の
インバータ装置における速度判定回路22は省略されて
おり、当該速度判定回路22が果たしていたモータの回
転速度を検出する機能およびPWM信号P1 のデューテ
ィを決定する機能は、マイクロコンピュータ31が負担
する。すなわち、マイクロコンピュータ31は、第1の
各位相区分パターンX1 〜X6 において、現在実行中の
位相区分パターン以前の6パターン(モータ半回転)或
いは12パターン(モータ1回転)の時間の和からモー
タの単位時間当たりの回転数(回転速度:以下、単に回
転数という)を判定し、これを外部から与えられる速度
指令信号Scから求められる回転数と比較して速度偏差
を判定し、その速度偏差に対応したデューティ信号Sd
をパルス幅変調回路23に与える。そして、このパルス
幅変調回路23はデューティ信号Sdに示されたデュー
ティD1 をもつPWM信号P1を出力する。
インバータ装置における速度判定回路22は省略されて
おり、当該速度判定回路22が果たしていたモータの回
転速度を検出する機能およびPWM信号P1 のデューテ
ィを決定する機能は、マイクロコンピュータ31が負担
する。すなわち、マイクロコンピュータ31は、第1の
各位相区分パターンX1 〜X6 において、現在実行中の
位相区分パターン以前の6パターン(モータ半回転)或
いは12パターン(モータ1回転)の時間の和からモー
タの単位時間当たりの回転数(回転速度:以下、単に回
転数という)を判定し、これを外部から与えられる速度
指令信号Scから求められる回転数と比較して速度偏差
を判定し、その速度偏差に対応したデューティ信号Sd
をパルス幅変調回路23に与える。そして、このパルス
幅変調回路23はデューティ信号Sdに示されたデュー
ティD1 をもつPWM信号P1を出力する。
【0022】さて、マイクロコンピュータ31によりモ
ータの回転数と負荷トルクに応じて転流タイミングを変
化させる機能は次の通りである。すなわち、この実施例
では、転流タイミングは、誘起電圧と基準電圧V0 とが
クロスする時点から30度相当時間だけ遅れた時点を基
準タイミングとし、この基準タイミングをモータ回転数
および負荷トルクに応じた補正時間Tdにより補正する
ことによって得るようにしている。そして、マイクロコ
ンピュータ31のメモリには、モータの回転数と負荷ト
ルクとに対する補正時間Tdがテーブル化してストアさ
れている。なお、この補正時間Tdは、実使用範囲を細
分化して実験により、或いはシミュレーションにより求
めたものである。マイクロコンピュータ31は、第1の
各位相区分パターンX1 〜X6 毎にモータの回転数と負
荷トルクとから補正時間Tdをロードし、転流タイミン
グを変化させるようになっている。
ータの回転数と負荷トルクに応じて転流タイミングを変
化させる機能は次の通りである。すなわち、この実施例
では、転流タイミングは、誘起電圧と基準電圧V0 とが
クロスする時点から30度相当時間だけ遅れた時点を基
準タイミングとし、この基準タイミングをモータ回転数
および負荷トルクに応じた補正時間Tdにより補正する
ことによって得るようにしている。そして、マイクロコ
ンピュータ31のメモリには、モータの回転数と負荷ト
ルクとに対する補正時間Tdがテーブル化してストアさ
れている。なお、この補正時間Tdは、実使用範囲を細
分化して実験により、或いはシミュレーションにより求
めたものである。マイクロコンピュータ31は、第1の
各位相区分パターンX1 〜X6 毎にモータの回転数と負
荷トルクとから補正時間Tdをロードし、転流タイミン
グを変化させるようになっている。
【0023】ここで、負荷トルクを直接検出することは
できないので、この実施例では負荷トルクを次のように
して求めている。図5は負荷トルクと回転数との関係を
PWM信号P1 のデューティをパラメータとして示した
ものであるが、回転数NとデューティD1 と負荷トルク
T1 との関係は次の(1)式で示される。 N=[9000×D1 (%)/100]−[9000/60]×T1 …(1) 従って、負荷トルクT1 は次の(2)式で求めることが
できる。 T1 =[90×D1 (%)−N]/150…(2) このため、マイクロコンピュータ31は、前述のように
判定した回転数Nと、(2)式から求めた負荷トルクT
1 とでデータテーブルから補正時間Tdをロードする。
できないので、この実施例では負荷トルクを次のように
して求めている。図5は負荷トルクと回転数との関係を
PWM信号P1 のデューティをパラメータとして示した
ものであるが、回転数NとデューティD1 と負荷トルク
T1 との関係は次の(1)式で示される。 N=[9000×D1 (%)/100]−[9000/60]×T1 …(1) 従って、負荷トルクT1 は次の(2)式で求めることが
できる。 T1 =[90×D1 (%)−N]/150…(2) このため、マイクロコンピュータ31は、前述のように
判定した回転数Nと、(2)式から求めた負荷トルクT
1 とでデータテーブルから補正時間Tdをロードする。
【0024】以下、マイクロコンピュータ31の機能を
図3に示されたフローチャートを参照しながら説明す
る。なお、図3(b)に示すルーチンは(a)に示すル
ーチンに対して割り込みルーチンとして構成されてい
る。まず、図3(b)に示す割り込みルーチンにおい
て、速度指令信号Scが示す指令回転数Ncを入力し
(ステップS1)、続いてモータ15の実際の回転数N
を求め(ステップS2)、次にデューティD1 を次の
(3)式により演算して求め且つその結果であるデュー
ティ信号Sdをパルス幅変調回路23に出力する(ステ
ップS3)。そして、ステップS2で求めた回転数とス
テップS3で求めたデューティD1 から式(3)により
負荷トルクを演算し、回転数と負荷トルクとに基づいて
データテーブルから補正時間Tdをロードする。 D1 =D0 −A×(N−Nc)…(3) なお、Aはゲイン定数である。
図3に示されたフローチャートを参照しながら説明す
る。なお、図3(b)に示すルーチンは(a)に示すル
ーチンに対して割り込みルーチンとして構成されてい
る。まず、図3(b)に示す割り込みルーチンにおい
て、速度指令信号Scが示す指令回転数Ncを入力し
(ステップS1)、続いてモータ15の実際の回転数N
を求め(ステップS2)、次にデューティD1 を次の
(3)式により演算して求め且つその結果であるデュー
ティ信号Sdをパルス幅変調回路23に出力する(ステ
ップS3)。そして、ステップS2で求めた回転数とス
テップS3で求めたデューティD1 から式(3)により
負荷トルクを演算し、回転数と負荷トルクとに基づいて
データテーブルから補正時間Tdをロードする。 D1 =D0 −A×(N−Nc)…(3) なお、Aはゲイン定数である。
【0025】一方、図3(a)に示すメーンルーチンに
おいて、今、第1の各位相区分パターンのうち、或る位
相区分パターンの特定期間Tiに入ったとすると、ステ
ップST1で、次の位相区分パターンの比較データをロ
ードし、特定期間Tiにおいて入力される基本波信号V
u´,Vv´,Vw´およびPWM信号P1 のハイ・ロ
ウの状態を比較データと比較する(ステップST2)。
そして、誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスすると、基
本波信号Vu´,Vv´,Vw´およびPWM信号P1
のハイ・ロウの状態が比較データと一致するので(ステ
ップST2で「YES」)、次の第1の位相区分パター
ンの開始となり、ステップST3において直前の第1の
位相区分パターンの所要時間Tbをロードすると共に、
開始された第1の位相区分パターンの所要時間を計測す
るために第1のタイマー機能を再スタートさせる。
おいて、今、第1の各位相区分パターンのうち、或る位
相区分パターンの特定期間Tiに入ったとすると、ステ
ップST1で、次の位相区分パターンの比較データをロ
ードし、特定期間Tiにおいて入力される基本波信号V
u´,Vv´,Vw´およびPWM信号P1 のハイ・ロ
ウの状態を比較データと比較する(ステップST2)。
そして、誘起電圧と基準電圧V0 とがクロスすると、基
本波信号Vu´,Vv´,Vw´およびPWM信号P1
のハイ・ロウの状態が比較データと一致するので(ステ
ップST2で「YES」)、次の第1の位相区分パター
ンの開始となり、ステップST3において直前の第1の
位相区分パターンの所要時間Tbをロードすると共に、
開始された第1の位相区分パターンの所要時間を計測す
るために第1のタイマー機能を再スタートさせる。
【0026】そして、次のステップST4で、第2の位
相区分パターンの時間を演算する。この場合、第2の位
相区分パターンの時間を(Tb/2)とすると、転流タ
イミングが誘起電圧と基準電圧V0 とのクロス時点から
30度遅れた時点になってしまうので、これを割込ルー
チンのステップS4でロードしたTdを用いて[(Tb
/2)−Td ]の式で補正し、第2のタイマー機能をス
タートさせる。この結果、転流タイミングが誘起電圧と
基準電圧V0 とのクロス時点から30度遅れた時点より
もTdだけ早い時点に補正されたことになる。
相区分パターンの時間を演算する。この場合、第2の位
相区分パターンの時間を(Tb/2)とすると、転流タ
イミングが誘起電圧と基準電圧V0 とのクロス時点から
30度遅れた時点になってしまうので、これを割込ルー
チンのステップS4でロードしたTdを用いて[(Tb
/2)−Td ]の式で補正し、第2のタイマー機能をス
タートさせる。この結果、転流タイミングが誘起電圧と
基準電圧V0 とのクロス時点から30度遅れた時点より
もTdだけ早い時点に補正されたことになる。
【0027】次に、第1の位相区分パターンの区数をイ
ンクリメントし(ステップST5)、第2のタイマー機
能が[(Tb/2)−Td ]のカウントを終了すると
(ステップST6で「YES」)、次のステップST7
で通電信号を出力する。そして、次のステップST8で
第3のタイマー機能の計測時間を演算する。ここで、第
3のタイマー機能の計測時間を第1の位相区分パターン
の時間Tbの1/4に設定すると、第2の位相区分パタ
ーンの時間が(Tb/4)よりTd だけ早まっているた
め、特定期間TiがTd だけ早い時点から開始されてし
まう。そこで、本実施例では、第3のタイマー機能の計
測時間を[(T/4)+Td]なる式により求め、特定
期間Tiが誘起電圧と基準電圧V0 とのクロス時点より
略15度相当時間前に開始されるようにしている。そし
て、第3のタイマー機能が時間をカウント終了して特定
期間Tiに入ると(ステップST9で「YES」)、ス
テップST5でインクリメントされた次の第1の位相区
分パターンの比較データをロードする前記ステップST
1に戻る。
ンクリメントし(ステップST5)、第2のタイマー機
能が[(Tb/2)−Td ]のカウントを終了すると
(ステップST6で「YES」)、次のステップST7
で通電信号を出力する。そして、次のステップST8で
第3のタイマー機能の計測時間を演算する。ここで、第
3のタイマー機能の計測時間を第1の位相区分パターン
の時間Tbの1/4に設定すると、第2の位相区分パタ
ーンの時間が(Tb/4)よりTd だけ早まっているた
め、特定期間TiがTd だけ早い時点から開始されてし
まう。そこで、本実施例では、第3のタイマー機能の計
測時間を[(T/4)+Td]なる式により求め、特定
期間Tiが誘起電圧と基準電圧V0 とのクロス時点より
略15度相当時間前に開始されるようにしている。そし
て、第3のタイマー機能が時間をカウント終了して特定
期間Tiに入ると(ステップST9で「YES」)、ス
テップST5でインクリメントされた次の第1の位相区
分パターンの比較データをロードする前記ステップST
1に戻る。
【0028】この実施例によれば、転流タイミングが従
来のタイミングより回転数および負荷トルクに応じた補
正時間Tdだけ早くなるので、U相巻線15uの誘起電
圧、印加電圧、巻線電流Iuとの関係を示す図4から理
解されるように、誘起電圧のピークTpに対し巻線電流
Iuが対称波形となる。この場合、補正時間Tbはモー
タ15の回転数および負荷トルクに応じた最適な値に決
定されるので、回転数および負荷が場合場合で異なって
も、常に誘起電圧のピークに対し巻線電流が対称波形に
現れることとなり、モータの効率が改善される。
来のタイミングより回転数および負荷トルクに応じた補
正時間Tdだけ早くなるので、U相巻線15uの誘起電
圧、印加電圧、巻線電流Iuとの関係を示す図4から理
解されるように、誘起電圧のピークTpに対し巻線電流
Iuが対称波形となる。この場合、補正時間Tbはモー
タ15の回転数および負荷トルクに応じた最適な値に決
定されるので、回転数および負荷が場合場合で異なって
も、常に誘起電圧のピークに対し巻線電流が対称波形に
現れることとなり、モータの効率が改善される。
【0029】なお、上記実施例では、誘起電圧と基準電
圧V0 がクロスした時点から30度遅れた時点を基準タ
イミングとし、これを補正時間Tdにより補正して転流
タイミングを求めたが、これは誘起電圧と基準電圧V0
がクロスした時点を基準タイミングとし、これをメモリ
に記憶された補正時間(基準タイミングからの遅れ時
間)により補正して転流タイミングを求めるようにして
も良い。また、補正時間のデータをテーブル化してメモ
リに記憶させておくようにしたが、これは回転速度と負
荷トルクとをパラメータとした補正時間の演算式を求
め、この演算式により補正時間を演算により求めるよう
にしても良い。
圧V0 がクロスした時点から30度遅れた時点を基準タ
イミングとし、これを補正時間Tdにより補正して転流
タイミングを求めたが、これは誘起電圧と基準電圧V0
がクロスした時点を基準タイミングとし、これをメモリ
に記憶された補正時間(基準タイミングからの遅れ時
間)により補正して転流タイミングを求めるようにして
も良い。また、補正時間のデータをテーブル化してメモ
リに記憶させておくようにしたが、これは回転速度と負
荷トルクとをパラメータとした補正時間の演算式を求
め、この演算式により補正時間を演算により求めるよう
にしても良い。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上述べたように、モータの回
転速度および負荷が変化しても、常にモータ巻線の誘起
電圧のピーク時点に関し、巻線電流が対称波形となるよ
うな転流タイミングを確保でき、その結果、モータの効
率を向上させることができるインバータ装置を提供でき
る。
転速度および負荷が変化しても、常にモータ巻線の誘起
電圧のピーク時点に関し、巻線電流が対称波形となるよ
うな転流タイミングを確保でき、その結果、モータの効
率を向上させることができるインバータ装置を提供でき
る。
【図1】本発明の一実施例を示す回路図
【図2】図1の各部の波形図
【図3】図1のマイクロコンピュータの作用を説明する
ためのフローチャート
ためのフローチャート
【図4】ブラシレスモータの一つの巻線の誘起電圧、印
加電圧、電流の波形図
加電圧、電流の波形図
【図5】モータの回転数ートルク特性図
【図6】従来のインバータ装置の回路図
【図7】ブラシレスモータの一つの巻線の端子電圧、電
流波形図
流波形図
【図8】図2相当図
【図9】図4相当図
2は直流電源回路、7〜12はトランジスタ(スイッチ
ング素子)、13は三相ブリッジ回路(スイッチング回
路)、15はブラシレスモータ、17は通電信号回路、
23はパルス幅変調回路、24はゲート回路(駆動回
路)、31はマイクロコンピュータ(通電信号形成手
段)である。
ング素子)、13は三相ブリッジ回路(スイッチング回
路)、15はブラシレスモータ、17は通電信号回路、
23はパルス幅変調回路、24はゲート回路(駆動回
路)、31はマイクロコンピュータ(通電信号形成手
段)である。
Claims (1)
- 【請求項1】 モータが有する複数相の巻線に順次通電
するための複数のスイッチング素子からなるスイッチン
グ回路と、 パルス幅変調信号を得るパルス幅変調回路と、 モータの回転速度を検出する速度検出手段と、 この速度検出手段により得られたモータ回転速度と速度
指令との比較結果から前記パルス幅変調信号のデューテ
ィを決定する手段と、 転流タイミングを、前記巻線の端子電圧と基準電圧との
比較結果、および前記速度検出手段により得られたモー
タ回転速度と前記パルス幅変調信号のデューティとに基
づいて得た補正値により決定し、その転流タイミングに
対応する通電信号を得る通電信号形成手段と、 前記通電信号とパルス幅変調信号とを合成して前記スイ
ッチング素子を駆動する駆動回路とを有するインバータ
装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4310007A JPH06165569A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | インバータ装置 |
| US08/153,525 US5486743A (en) | 1992-11-19 | 1993-11-16 | Inverter and air conditioner controlled by the same |
| GB9323720A GB2272808B (en) | 1992-11-19 | 1993-11-17 | Electric motor control device |
| GB9625367A GB2305314B (en) | 1992-11-19 | 1993-11-17 | Electric motor control device |
| KR1019930024687A KR0140362B1 (ko) | 1992-11-19 | 1993-11-19 | 인버터장치 및 그 인버터장치에 의해 제어되는 에어콘디셔너 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4310007A JPH06165569A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | インバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06165569A true JPH06165569A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18000031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4310007A Pending JPH06165569A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06165569A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100436691B1 (ko) * | 2000-06-07 | 2004-06-22 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 올터네이터의 전압제어장치 |
| KR100445250B1 (ko) * | 1997-02-05 | 2004-08-21 | 피셔 앤 페이켈 어플라이언스 리미티드 | 전자적으로 정류된 브러시없는 dc 모터 및 모터 시스템 |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP4310007A patent/JPH06165569A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100445250B1 (ko) * | 1997-02-05 | 2004-08-21 | 피셔 앤 페이켈 어플라이언스 리미티드 | 전자적으로 정류된 브러시없는 dc 모터 및 모터 시스템 |
| KR100436691B1 (ko) * | 2000-06-07 | 2004-06-22 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 올터네이터의 전압제어장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5486743A (en) | Inverter and air conditioner controlled by the same | |
| US6191545B1 (en) | Control apparatus of brushless motor and machine and apparatus using brushless motor | |
| US5436547A (en) | Inverter and air conditioner controlled by normal and defrost energization patterns | |
| JP4990883B2 (ja) | バッテリ充電装置、およびバッテリ充電装置における遅角制御方法 | |
| CN112350623A (zh) | 马达驱动电路及方法 | |
| JPH07312895A (ja) | インバータ装置及びエアコンディショナ | |
| JPH1075597A (ja) | ブラシレスdcファンモータの駆動装置 | |
| JP7482668B2 (ja) | モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 | |
| JPH06165569A (ja) | インバータ装置 | |
| CN114128130B (zh) | 马达控制装置以及马达系统 | |
| JPH0884493A (ja) | ブラシレス直流モータの駆動方法及び駆動装置 | |
| JPH0698583A (ja) | インバータ装置 | |
| JP3481405B2 (ja) | インバータ装置 | |
| JP3337769B2 (ja) | インバータ装置 | |
| JPH06284782A (ja) | モータ制御回路 | |
| JPH06253580A (ja) | インバータ装置の保護装置 | |
| JP2000278987A (ja) | インバータ装置 | |
| TW202406294A (zh) | 馬達控制裝置、馬達驅動控制裝置、馬達裝置、非暫態電腦可讀取的記錄媒體 | |
| JP2001268967A (ja) | 圧縮機モータの制御装置 | |
| JP3492261B2 (ja) | インバータ装置 | |
| JPH08182378A (ja) | ブラシレスモータの回転子位置検出方法およびその装置 | |
| JP3335231B2 (ja) | インバータ装置およびそのインバータ装置により制御されるエアコンディショナ | |
| JPH05276781A (ja) | インバータ装置 | |
| JPH06276783A (ja) | インバータ装置 | |
| JPH05276784A (ja) | インバータ装置 |