JP2014143839A - Control device for motor - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a motor in which, even in the case where an instantaneous interruption occurs in an AC power source, occurrence of step-out in the motor can be accurately detected and performances of the motor can be completely effectively utilized.SOLUTION: In the case where the number of times of discriminating the presence of a spike detection signal generated by using second spike voltage generation time detection means is equal to or less than the predetermined number of times when rising or falling of the spike detection signal cannot be detected, a control section 11 determines that a step-out does not occur in a brushless DC motor 200. In the case where the number of times of discriminating the presence of the spike detection signal exceeds the predetermined number of times, the control section 11 reads out a first spike voltage generation time finally detected and stored by using first spike voltage generation time detection means. When the state where the read first spike voltage generation time is equal to or longer than a predetermined time judging step-out is continued predetermined times, the control section 11 determines that a step-out occurs in the brushless DC motor 200.

Description

本発明は、電動機の制御装置に関わり、詳細にはインバータ制御によって駆動する電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device driven by inverter control.

従来、空気調和機や冷蔵庫等に搭載される圧縮機は電動機を備えており、電動機としては、例えば、センサレス型の３相ブラシレスＤＣモータのような、インバータ制御によって駆動するものが適用されることが多い。そして、ブラシレスＤＣモータの制御方式としては、ブラシレスＤＣモータを駆動する制御装置に備えられたインバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式でスイッチング制御するものが知られている。   Conventionally, a compressor mounted in an air conditioner, a refrigerator, or the like has an electric motor, and an electric motor driven by inverter control such as a sensorless three-phase brushless DC motor is applied. There are many. As a control method of the brushless DC motor, there is known a method of switching control of a switching element of an inverter circuit provided in a control device for driving the brushless DC motor by a PWM (Pulse Width Modulation) method.

矩形波駆動によりブラシレスＤＣモータを駆動しているときは、ブラシレスＤＣモータの非通電相に誘起電圧が発生するが、この誘起電圧以上の電圧をインバータ回路から供給することでブラシレスＤＣモータの回転を継続させる。しかし、非通電相に発生する誘起電圧がインバータ回路からの供給電圧よりも高くなると、ブラシレスＤＣモータの回転数を上昇させることができなくなる。このような場合には、ブラシレスＤＣモータに供給する電流の位相を誘起電圧に対し進み位相にすることにより、誘起電圧が高い状態でも更に多くの電流をブラシレスＤＣモータに供給して回転数を上昇させる弱め界磁制御方式を用いて、ブラシレスＤＣモータの駆動制御を行う（例えば、特許文献１）。   When the brushless DC motor is driven by the rectangular wave drive, an induced voltage is generated in the non-energized phase of the brushless DC motor. By supplying a voltage higher than the induced voltage from the inverter circuit, the brushless DC motor is rotated. Let it continue. However, if the induced voltage generated in the non-energized phase is higher than the supply voltage from the inverter circuit, the rotational speed of the brushless DC motor cannot be increased. In such a case, by setting the phase of the current supplied to the brushless DC motor to a phase that is advanced with respect to the induced voltage, even when the induced voltage is high, more current is supplied to the brushless DC motor and the rotational speed is increased. The drive control of the brushless DC motor is performed by using the field weakening control method (for example, Patent Document 1).

ところで、上記のようなブラシレスＤＣモータでは、モータのトルク不足（過負荷）等に起因して脱調が発生するおそれがあり、脱調が発生すれば、例えば、ブラシレスＤＣモータへの通電を止めてブラシレスＤＣモータを停止させる脱調保護制御を行う必要がある。   By the way, in the brushless DC motor as described above, there is a possibility that the step-out may occur due to insufficient torque (overload) of the motor. If the step-out occurs, for example, energization of the brushless DC motor is stopped. Therefore, it is necessary to perform step-out protection control for stopping the brushless DC motor.

矩形波駆動を行っているブラシレスＤＣモータでは、通電切り替えによって非通電相に還流電流が流れ、これに起因して各相にはスパイク電圧が発生する。このスパイク電圧は、ブラシレスＤＣモータの各相の電圧波形にスパイク状の波形（以後、スパイク電圧波形と記載）として現れるが、このスパイク電圧波形を用いて脱調発生を検知する方法が提案されている。   In a brushless DC motor that performs rectangular wave driving, a return current flows in a non-energized phase due to energization switching, and as a result, a spike voltage is generated in each phase. The spike voltage appears as a spike-like waveform (hereinafter referred to as a spike voltage waveform) in the voltage waveform of each phase of the brushless DC motor. A method for detecting the occurrence of step-out using this spike voltage waveform has been proposed. Yes.

脱調が発生すれば、還流電流が流れる時間（還流電流時間）が長くなり、スパイク電圧が発生している時間（以後、スパイク電圧の発生時間と記載）も長くなる。また、ブラシレスＤＣモータの制御手段は、ブラシレスＤＣモータに関する様々な処理を並列で行っており、スパイク電圧の検出は、所定のタイミング、例えば、インバータ回路を構成するスイッチング素子をオンするタイミングで実行する割り込み処理により行っている。   When step-out occurs, the time during which the reflux current flows (circulation current time) becomes longer, and the time during which the spike voltage is generated (hereinafter referred to as the spike voltage generation time) also becomes longer. The brushless DC motor control means performs various processes related to the brushless DC motor in parallel, and the spike voltage is detected at a predetermined timing, for example, at a timing when the switching elements constituting the inverter circuit are turned on. This is done by interrupt processing.

従って、スパイク電圧の発生時間が脱調により長くなって、スパイク電圧を検出する割り込み処理を行う期間が終了した後にスパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりがくれば、スパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出できなくなる。この状態が所定回数、例えば５回連続して発生すれば、制御手段はブラシレスＤＣモータで脱調が発生したと判断し、脱調保護制御を実行してブラシレスＤＣモータを停止させる。   Therefore, if the spike voltage generation time becomes longer due to a step-out and the spike voltage waveform rises / falls after the end of the interrupt processing period for detecting the spike voltage, the spike voltage waveform rises / falls. Can no longer be detected. If this state occurs continuously for a predetermined number of times, for example, 5 times, the control means determines that a step-out has occurred in the brushless DC motor, executes step-out protection control, and stops the brushless DC motor.

しかし、上述したように、ブラシレスＤＣモータの制御手段は、スパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出する割り込み処理を含めてブラシレスＤＣモータに関する様々な処理を並列で行っているため、制御手段で並列に実行する処理が多く制御手段に大きな負荷が加わっている場合は、スパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出する割り込み処理を実行するタイミングとなっても、実際にスパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出するタイミングが遅れることがある。   However, as described above, the control unit of the brushless DC motor performs various processes related to the brushless DC motor in parallel including the interrupt process for detecting the rising / falling edge of the spike voltage waveform. If there is a lot of processing to be executed at the same time and a large load is applied to the control means, the rise / fall of the spike voltage waveform is actually executed even when the interrupt processing for detecting the rise / fall of the spike voltage waveform is executed. The timing for detecting the may be delayed.

また、ブラシレスＤＣモータに加えられる負荷が軽減されたときは、ブラシレスＤＣモータで脱調が発生した場合とは逆にスパイク電圧の発生時間が短くなることがある。スパイク電圧の発生時間が短くなったときに上記のように制御手段でスパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりの検出するタイミングが遅れれば、スパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりの検出する割り込み処理を行う前にスパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりがくることとなり、スパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出できなくなる虞がある。   When the load applied to the brushless DC motor is reduced, the spike voltage generation time may be shortened, contrary to the case where the step-out occurs in the brushless DC motor. If the timing for detecting the rise / fall of the spike voltage waveform is delayed by the control means as described above when the spike voltage generation time is shortened, before the interrupt processing for detecting the spike voltage waveform rise / fall is performed. In this case, the spike voltage waveform rises / falls and the spike voltage waveform rise / fall may not be detected.

従来のブラシレスＤＣモータでは、スパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出できない状態が所定回数連続して発生すれば、その原因に関わらず脱調保護制御を実行していた。従って、制御手段で実行するスパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出する割り込み処理の遅れによってスパイク電圧波形の立ち上がり／立ち下がりを検出できない場合、つまり、脱調が発生している可能性が低い場合であっても、脱調保護制御を実行してブラシレスＤＣモータを停止していたので、不必要にブラシレスＤＣモータを停止させるという問題があった。   In the conventional brushless DC motor, if a state where the rising / falling of the spike voltage waveform cannot be detected continuously occurs a predetermined number of times, the step-out protection control is executed regardless of the cause. Therefore, when the spike voltage waveform rise / fall cannot be detected due to a delay in the interrupt processing for detecting the rise / fall of the spike voltage waveform executed by the control means, that is, when it is unlikely that a step-out has occurred. Even so, since the step-out protection control is executed and the brushless DC motor is stopped, there is a problem that the brushless DC motor is stopped unnecessarily.

そこで、本出願人は、ブラシレスＤＣモータの各相で発生するスパイク電圧を検出してスパイク電圧の発生時間を記憶するとともに、スパイク電圧の波形であるスパイク電圧波形を用いてスパイク検出信号を生成し、このスパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりを検出できないときに、最後に検出して記憶したスパイク電圧の発生時間を読み出し、読み出した発生時間が脱調と判断する所定時間以上で、かつ、所定回数スパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりを検出できない場合は、ブラシレスＤＣモータが脱調したと判断する制御装置について、先に提案している（特願２０１２−３００２５）。   Therefore, the present applicant detects the spike voltage generated in each phase of the brushless DC motor, stores the spike voltage generation time, and generates a spike detection signal using the spike voltage waveform which is the spike voltage waveform. When the spike detection signal rise or fall cannot be detected, the spike voltage generation time that was detected and stored last is read, and the read generation time is equal to or longer than the predetermined time for determining out-of-step and the predetermined number of times. A control device that determines that the brushless DC motor has stepped out when the rising or falling edge of the spike detection signal cannot be detected has been proposed (Japanese Patent Application No. 2012-30025).

上記の制御装置によれば、スパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりを検出できなくなった原因が脱調によるものであるか否かを、スパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりを検出できなくなった直前のスパイク電圧の発生時間を用いて判断しているので、脱調が発生している可能性が低い場合に脱調保護制御を実行させないことで、不必要にブラシレスＤＣモータを停止させないようにする。   According to the control device described above, whether or not the rise or fall of the spike detection signal can be detected is due to step-out, whether or not the spike immediately before the rise or fall of the spike detection signal can no longer be detected. Since the determination is made using the voltage generation time, the step-out protection control is not executed when there is a low possibility that step-out has occurred, so that the brushless DC motor is not stopped unnecessarily.

特開２００３−１９９３８２号公報（第４〜５頁、第５図、第６図）Japanese Patent Laid-Open No. 2003-199382 (pages 4 to 5, FIGS. 5 and 6)

しかし、上述したブラシレスＤＣモータの制御装置では、商用電源等の交流電源からの瞬間的な電力供給の遮断（以下、瞬断と記載する）が発生した場合については、何ら考慮されていない。瞬断が発生すると、ブラシレスＤＣモータが脱調に近づいて還流電流が流れる時間が長くなるので、スパイク電圧の発生時間も長くなる。従って、制御装置で実行するスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出する割り込み処理の遅れによってスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できないときに、最後に検出して記憶するスパイク電圧の発生時間が瞬断により長くなっている場合は、脱調が発生していると誤判定する虞があった。   However, in the brushless DC motor control device described above, no consideration is given to a case where an instantaneous power supply interruption (hereinafter referred to as an instantaneous interruption) from an AC power supply such as a commercial power supply occurs. When a momentary interruption occurs, the brushless DC motor approaches a step-out and the time during which the return current flows increases, so the spike voltage generation time also increases. Accordingly, when the rise / fall of the spike detection signal cannot be detected due to the delay of the interrupt processing for detecting the rise / fall of the spike detection signal executed by the control device, the generation time of the spike voltage to be detected and stored last is generated. If it is longer due to a momentary interruption, there is a risk of erroneously determining that a step-out has occurred.

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、交流電源に瞬断が発生した場合でも、電動機での脱調発生を的確に検知でき、電動機の性能を十分に活かしきれる電動機の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and even when a momentary interruption occurs in the AC power supply, it is possible to accurately detect the occurrence of step-out in the motor, and control the motor to fully utilize the performance of the motor. An object is to provide an apparatus.

上記の課題を解決するために、本発明の電動機の制御装置は、直流電力をインバータによって交流電力に変換して電動機に供給し、電動機の回転制御を行うものであって、電動機の制御装置は、電動機の各相への通電切り替えの際に発生する還流電流に起因して発生するスパイク電圧の波形であるスパイク電圧波形を用いてスパイク検出信号を生成するとともに、電動機の各相への通電切り替えのタイミングからスパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりのタイミングまでの第１のスパイク電圧発生時間を検知して記憶する第一スパイク電圧発生時間検知手段と、電動機の各相への通電切り替えのタイミングから一定の時間間隔でスパイク電圧波形に対応するスパイク検出信号の有無を判別しこのスパイク検出信号が有りと判別した回数を用いて第２のスパイク電圧発生時間を算出して記憶する第二スパイク電圧発生時間検知手段と、を有するものである。そして、電動機の制御装置は、第二スパイク電圧発生時間検知手段を用いて検知したスパイク検出信号が有りと判別した回数が所定回数以下である場合は電動機が脱調していないと判断し、スパイク検出信号が有りと判別した回数が所定回数を超えた場合は、第一スパイク電圧発生時間検知手段を用いて最後に検知して記憶した第１のスパイク電圧発生時間を読み出し、読み出した第１のスパイク電圧発生時間が所定時間以上でスパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりが検出できない状態が所定回数続いた場合は、電動機が脱調したと判断するものである。   In order to solve the above-described problems, a motor control device of the present invention converts DC power into AC power by an inverter and supplies the AC power to the motor to perform rotation control of the motor. A spike detection signal is generated using a spike voltage waveform that is a waveform of a spike voltage generated due to a return current generated when switching energization to each phase of the motor, and energization switching to each phase of the motor is performed. The first spike voltage generation time detecting means for detecting and storing the first spike voltage generation time from the timing of the first to the rising or falling timing of the spike detection signal, and constant from the timing of switching the energization to each phase of the motor The presence or absence of the spike detection signal corresponding to the spike voltage waveform was determined at the time interval of and it was determined that this spike detection signal was present A second spike voltage generating time detecting means for computing and storing second spike voltage generating time with a number, and has a. When the number of times that the spike detection signal detected using the second spike voltage generation time detection means is less than or equal to a predetermined number, the motor control device determines that the motor has not stepped out, When the number of times that the detection signal is determined exceeds a predetermined number, the first spike voltage generation time that is detected and stored last is read using the first spike voltage generation time detection means, and the read first When the spike voltage generation time is longer than the predetermined time and the state where the spike detection signal rise or fall cannot be detected continues for a predetermined number of times, it is determined that the motor has stepped out.

上記のように構成した本発明の電動機の制御装置は、第二スパイク電圧発生時間検知手段でスパイク検出信号があると判別した回数をカウントし、第一スパイク電圧発生時間検知手段で最後に検知して記憶した第１のスパイク電圧発生時間が瞬断により長くなっていても、第二スパイク電圧発生時間検知手段でスパイク検出信号があると判別した回数が所定回数以下であれば、電動機が脱調していないと判断する。従って、最後に検出して記憶した第１のスパイク電圧発生時間が瞬断により長くなっている場合であっても、脱調が発生していると誤判定することがない。   The electric motor control apparatus of the present invention configured as described above counts the number of times that the second spike voltage generation time detection means determines that there is a spike detection signal, and finally detects the first spike voltage generation time detection means. Even if the first spike voltage generation time stored in the above is longer due to a momentary interruption, if the number of times that the second spike voltage generation time detection means determines that there is a spike detection signal is less than the predetermined number, the motor will step out. Judge that it is not. Therefore, even if the first spike voltage generation time detected and stored last is longer due to a momentary interruption, it is not erroneously determined that a step-out has occurred.

本発明の実施例における、ブラシレスＤＣモータの制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of a brushless DC motor in the Example of this invention. 本発明の実施例における、弱め界磁制御を行っている場合のブラシレスＤＣモータの挙動を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the behavior of the brushless DC motor in the Example of this invention when the field-weakening control is performed. 弱め界磁制御を行っているときに脱調が発生した場合の、ブラシレスＤＣモータの挙動を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the behavior of a brushless DC motor when a step-out occurs when performing field weakening control. 弱め界磁制御を行っているときに、電源の瞬断が発生した場合の、ブラシレスＤＣモータの挙動を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the behavior of a brushless DC motor when the momentary interruption of a power supply generate | occur | produces when performing field weakening control. 本発明の実施例における、ロータの位置検出が行えない場合の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process when the position detection of a rotor cannot be performed in the Example of this invention.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、空気調和機の室外機に搭載される圧縮機のブラシレスＤＣモータを駆動制御する制御装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As an embodiment, a control device that drives and controls a brushless DC motor of a compressor mounted on an outdoor unit of an air conditioner will be described as an example. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

図１は、ブラシレスＤＣモータ２００の制御装置１００の構成を示すブロック図である。制御装置１００の制御対象であるブラシレスＤＣモータ２００は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とする）の巻線を有する中空形状のステータと、ステータの中空内部に配設され、四極の永久磁石を有して回転するロータとを備えた三相四極のセンサレス型のブラシレスＤＣモータである。このブラシレスＤＣモータ２００として、ロータの内部に永久磁石を埋め込んだＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータを適用してもよいし、ロータの表面に永久磁石を配設したＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータを適用してもよい。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the control device 100 of the brushless DC motor 200. The brushless DC motor 200 to be controlled by the control device 100 includes a hollow stator having three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) windings, and a four-pole coil disposed in the hollow interior of the stator. A three-phase, four-pole sensorless brushless DC motor including a rotor having a permanent magnet. As this brushless DC motor 200, an IPM (Interior Parmant Magnet) motor in which a permanent magnet is embedded in the rotor may be applied, or an SPM (Surface Permanent Magnet) motor in which a permanent magnet is disposed on the surface of the rotor. May be.

制御装置１００は、交流電源１から供給された交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路２と、コンバータ回路２で変換した直流電力を平滑化する平滑コンデンサ３と、平滑コンデンサ３で平滑化した直流電力を用いてブラシレスＤＣモータ２００を矩形波駆動するインバータ回路４（インバータ手段の少なくとも一部をなす）と、ブラシレスＤＣモータ２００の各相の誘起電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路６と、ゼロクロス検出回路６が検出したゼロクロス点を用いてロータの位置を検出する位置検出回路８と、位置検出回路８などからの信号に基づいてブラシレスＤＣモータ２００の制御を行う制御手段１０と、制御手段１０が出力する制御信号をもとにインバータ回路４を介してブラシレスＤＣモータ２００を駆動するモータ駆動回路７と、を備える。   The control device 100 includes a converter circuit 2 that converts AC power supplied from the AC power source 1 into DC power, a smoothing capacitor 3 that smoothes DC power converted by the converter circuit 2, and a DC that is smoothed by the smoothing capacitor 3. An inverter circuit 4 (which forms at least a part of the inverter means) that drives the brushless DC motor 200 using electric power in a rectangular wave; a zero cross detection circuit 6 that detects a zero cross point of an induced voltage of each phase of the brushless DC motor 200; A position detection circuit 8 for detecting the position of the rotor using the zero cross point detected by the zero cross detection circuit 6; a control means 10 for controlling the brushless DC motor 200 based on a signal from the position detection circuit 8; 10 drives the brushless DC motor 200 through the inverter circuit 4 based on the control signal output from the motor 10. Comprising a motor drive circuit 7 which, a.

平滑コンデンサ３とインバータ回路４との間には、インバータ回路４の母線電流を検出するシャント抵抗５が接続されている。電流検出回路９は、シャント抵抗５の両端の電圧を検出する。電流検出回路９は、入力した電圧からインバータ回路４の母線電流を算出し、算出した母線電流は、制御手段１０が有するＡ／Ｄ変換部１４を介して後述する制御部１１のＣＰＵ１１ａに入力される。   A shunt resistor 5 that detects a bus current of the inverter circuit 4 is connected between the smoothing capacitor 3 and the inverter circuit 4. The current detection circuit 9 detects the voltage across the shunt resistor 5. The current detection circuit 9 calculates the bus current of the inverter circuit 4 from the input voltage, and the calculated bus current is input to the CPU 11a of the control unit 11 described later via the A / D conversion unit 14 included in the control means 10. The

インバータ回路４は、上アームに３個のスイッチング素子４１Ｕ１、４１Ｖ１、４１Ｗ１、下アームに３個のスイッチング素子４１Ｕ２、４１Ｖ２、４１Ｗ２、の計６個のスイッチング素子を有しこれらがブリッジ接続されて三相ブリッジ回路を構成している。これら６個のスイッチング素子（以下、個別に言及する場合を除きスイッチング素子４１と記載する）は、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）によって実現することができる。各スイッチング素子４１には還流ダイオード４２が並列に接続されており、具体的には、スイッチング素子４１のエミッタ端子に還流ダイオード４２のアノード端子が接続され、スイッチング素子４１のコレクタ端子に還流ダイオード４２のカソード端子が接続されている。還流ダイオード４２は、対応するスイッチング素子４１がオフした瞬間に非通電相となるブラシレスＤＣモータ２００のステータ巻線に蓄積されたエネルギーによって発生する還流電流を、入力電源側に流す機能を有する。   The inverter circuit 4 has a total of six switching elements including three switching elements 41U1, 41V1, and 41W1 on the upper arm and three switching elements 41U2, 41V2, and 41W2 on the lower arm. A phase bridge circuit is configured. These six switching elements (hereinafter referred to as switching elements 41 unless otherwise mentioned) can be realized by, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor). A free-wheeling diode 42 is connected to each switching element 41 in parallel. Specifically, an anode terminal of the free-wheeling diode 42 is connected to an emitter terminal of the switching element 41, and a free-wheeling diode 42 is connected to a collector terminal of the switching element 41. The cathode terminal is connected. The free-wheeling diode 42 has a function of flowing a free-wheeling current generated by the energy accumulated in the stator winding of the brushless DC motor 200 that becomes a non-conduction phase at the moment when the corresponding switching element 41 is turned off to the input power supply side.

制御手段１０は、ブラシレスＤＣモータ２００の回転数を制御する制御部１１と、制御部１１からの指令に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波形を生成し、生成したＰＷＭ波形をモータ駆動回路７へ出力するＰＷＭ生成部１２と、各種処理を実行するための制御用プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）および各種処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｌｙ）とからなる記憶部１５と、入力部１３と、Ａ／Ｄ変換部１４とを有する。   The control means 10 generates a PWM (Pulse Width Modulation) waveform based on a control unit 11 that controls the rotation speed of the brushless DC motor 200 and a command from the control unit 11, and sends the generated PWM waveform to the motor drive circuit 7. From the PWM generation unit 12 to be output, a ROM (Read Only Memory) in which a control program for executing various processes and the like are stored in advance, and a RAM (Random Access Memory) in which operation parameters and data of various processes are stored A storage unit 15, an input unit 13, and an A / D conversion unit 14.

制御部１１は、入力部１３から入力したロータの位置検出信号を用いて後述するスパイク検出信号を生成する検出信号生成部１１ｂと、検出信号生成部１１ｂで生成したスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出する立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃと、検出信号生成部１１ｂで生成したスパイク検出信号の有無を判別する検出信号判別部１１ｄと、Ａ／Ｄ変換部１４や記憶部１５とのデータのやりとりや、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃや検出値判別部１１ｄからの入力を受け、ＰＷＭ生成部１２を制御するＣＰＵ１１ａとを有する。   The control unit 11 uses a rotor position detection signal input from the input unit 13 to generate a spike detection signal, which will be described later, and a rise / fall of the spike detection signal generated by the detection signal generation unit 11b. Exchange of data with the rise / fall detection unit 11c for detecting the detection, the detection signal determination unit 11d for determining the presence or absence of the spike detection signal generated by the detection signal generation unit 11b, and the A / D conversion unit 14 or the storage unit 15 And a CPU 11a that receives an input from the rising / falling detection unit 11c and the detection value determination unit 11d and controls the PWM generation unit 12.

次に、上述した構成を有する制御装置１００を用いて実現されるブラシレスＤＣモータ２００の制御方法について説明する。位置検出回路８は、ゼロクロス検出回路６を介して取り込んだブラシレスＤＣモータ２００の非通電相に発生する誘起電圧と基準電圧とを比較し、両者の交点（ゼロクロス点）を検出する。そして、位置検出回路８は、検出したゼロクロス点に基づいて位置検出信号を生成し制御手段１０に出力する。   Next, a method for controlling the brushless DC motor 200 realized using the control device 100 having the above-described configuration will be described. The position detection circuit 8 compares the induced voltage generated in the non-energized phase of the brushless DC motor 200 taken in via the zero-cross detection circuit 6 with a reference voltage, and detects the intersection (zero-cross point) between the two. Then, the position detection circuit 8 generates a position detection signal based on the detected zero cross point and outputs it to the control means 10.

入力部１３を介してロータの位置検出信号を入力した制御手段１０のＣＰＵ１１ａは、この位置検知信号を用いてブラシレスＤＣモータ２００のモータ回転数（実回転数）を算出する。また、ＣＰＵ１１ａは、算出したモータ回転数と室外機の制御部から出力された回転数（周波数）目標値との差、および、電流検出回路９から入力したインバータ回路４の母線電流値からＰＷＭ波形のデューティ比を算出し、算出したデューティ比を含む回転数指示信号をＰＷＭ生成部１２に出力する。さらには、ＣＰＵ１１ａは、入力した位置検知信号を用いて、転流タイミングおよびインバータ回路４のどのスイッチング素子４１のオン／オフを切り替えるか否かについての情報を含む転流信号をＰＷＭ生成部１２に出力する。   The CPU 11a of the control means 10 that has input the rotor position detection signal via the input unit 13 calculates the motor rotation speed (actual rotation speed) of the brushless DC motor 200 using this position detection signal. Further, the CPU 11a generates a PWM waveform from the difference between the calculated motor rotation speed and the rotation speed (frequency) target value output from the control unit of the outdoor unit, and the bus current value of the inverter circuit 4 input from the current detection circuit 9. , And outputs a rotation speed instruction signal including the calculated duty ratio to the PWM generator 12. Further, the CPU 11a uses the input position detection signal to send a commutation signal including information about the commutation timing and which switching element 41 of the inverter circuit 4 is switched on / off to the PWM generation unit 12. Output.

ＣＰＵ１１ａから回転数指示信号および転流信号を入力したＰＷＭ生成部１２は、回転数指示信号に含まれるデューティ比となるＰＷＭ波形を生成するとともに、転流信号に含まれる転流タイミングおよびインバータ回路４のどのスイッチング素子４１のオン／オフを切り替えるかについての情報から通電切り替え信号を生成する。そして、ＰＷＭ生成部１２は、生成したＰＷＭ波形を同じく生成した通電切り替え信号に重畳した駆動信号を生成し、モータ駆動回路７に出力する。   The PWM generation unit 12 that receives the rotation speed instruction signal and the commutation signal from the CPU 11a generates a PWM waveform having a duty ratio included in the rotation speed instruction signal, and also includes the commutation timing and the inverter circuit 4 included in the commutation signal. An energization switching signal is generated from information about which of the switching elements 41 is switched on / off. Then, the PWM generation unit 12 generates a drive signal in which the generated PWM waveform is superimposed on the generated energization switching signal, and outputs the drive signal to the motor drive circuit 7.

ＰＷＭ生成部１２から駆動信号を入力したモータ駆動回路７は、入力した駆動信号に基づくモータ駆動信号を生成し、インバータ回路４へ出力する。モータ駆動回路７からモータ駆動信号を入力したインバータ回路４は、平滑コンデンサ３で平滑化した直流電圧および入力したモータ駆動信号を用いて三相の矩形波電圧を生成し、この各矩形波電圧を所定の通電タイミングでブラシレスＤＣモータ２００に印加する。
尚、以下の説明では、上記のようにロータの位置検出結果に応じてブラシレスＤＣモータ２００の駆動制御を行う場合を、通常制御と記載する。 The motor drive circuit 7 that has received the drive signal from the PWM generator 12 generates a motor drive signal based on the input drive signal and outputs the motor drive signal to the inverter circuit 4. The inverter circuit 4 to which the motor drive signal is input from the motor drive circuit 7 generates a three-phase rectangular wave voltage using the DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 3 and the input motor drive signal. It is applied to the brushless DC motor 200 at a predetermined energization timing.
In the following description, the case where the drive control of the brushless DC motor 200 is performed according to the rotor position detection result as described above is referred to as normal control.

上記のようにブラシレスＤＣモータ２００の制御を行うことにより、ブラシレスＤＣモータ２００の回転数が目標回転数となるように制御する。ＰＷＭ方式では、駆動信号に重畳するＰＷＭ制御のデューティ比が増加するにしたがって通電切り替えタイミングの電気的な位相（通電位相）が進んでモータ回転数が上昇する。そして、ＰＷＭ波形のデューティ比が１００％に達した後、さらにモータ回転数を上げるためには、ブラシレスＤＣモータ２００に供給する電流の位相を誘起電圧に対し進み位相にすることにより、誘起電圧が高い状態でも更に多くの電流をブラシレスＤＣモータ２００に供給することが可能となり、これによりブラシレスＤＣモータ２００の回転数を上昇させる弱め界磁制御を実行する。   By controlling the brushless DC motor 200 as described above, the rotation speed of the brushless DC motor 200 is controlled to be the target rotation speed. In the PWM method, as the duty ratio of the PWM control superimposed on the drive signal increases, the electrical phase (energization phase) of the energization switching timing advances and the motor rotation speed increases. In order to further increase the motor rotation speed after the duty ratio of the PWM waveform reaches 100%, the phase of the current supplied to the brushless DC motor 200 is advanced with respect to the induced voltage so that the induced voltage is reduced. Even in a high state, it becomes possible to supply more current to the brushless DC motor 200, thereby executing field-weakening control that increases the rotational speed of the brushless DC motor 200.

次に、制御装置１００を用いて実現されるブラシレスＤＣモータ２００の弱め界磁制御および弱め界磁制御を行っているときの脱調検出方法について、図１乃至図５を用いて具体的に説明する。ブラシレスＤＣモータ２００の回転数を、ＰＷＭ制御のデューティ比が１００％に達した後さらに上昇させる場合は、制御手段１０のＣＰＵ１１ａは、通常制御からブラシレスＤＣモータ２００の各相の通電位相の位相角を進める弱め界磁制御に移行する。   Next, a step-out detection method when performing field weakening control and field weakening control of the brushless DC motor 200 realized using the control device 100 will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 5. When the rotational speed of the brushless DC motor 200 is further increased after the duty ratio of the PWM control reaches 100%, the CPU 11a of the control means 10 causes the phase angle of the energization phase of each phase of the brushless DC motor 200 from the normal control. Shift to field-weakening control.

図２は、ＣＰＵ１１ａが弱め界磁制御を行っているときの、制御装置１００の挙動を説明するためのタイミングチャートである。図２において、駆動信号はインバータ回路４の各スイッチング素子４１のオン／オフを行うための信号を示しており、駆動信号（Ｕ１）はスイッチング素子４１Ｕ１のベースに供給されるもの、駆動信号（Ｖ１）はスイッチング素子４１Ｖ１のベースに供給されるもの、駆動信号（Ｗ１）はスイッチング素子４１Ｗ１のベースに供給されるもの、をそれぞれ示している。また、駆動信号（Ｕ２）はスイッチング素子４１Ｕ２のベースに供給されるもの、駆動信号（Ｖ２）はスイッチング素子４１Ｖ２のベースに供給されるもの、駆動信号（Ｗ２）はスイッチング素子４１Ｗ２のベースに供給されるもの、をそれぞれ示している。   FIG. 2 is a timing chart for explaining the behavior of the control device 100 when the CPU 11a is performing field weakening control. In FIG. 2, the drive signal indicates a signal for turning on / off each switching element 41 of the inverter circuit 4, and the drive signal (U1) is supplied to the base of the switching element 41U1, and the drive signal (V1) ) Indicates what is supplied to the base of the switching element 41V1, and the drive signal (W1) indicates what is supplied to the base of the switching element 41W1. The drive signal (U2) is supplied to the base of the switching element 41U2, the drive signal (V2) is supplied to the base of the switching element 41V2, and the drive signal (W2) is supplied to the base of the switching element 41W2. Each one is shown.

ＣＰＵ１１aがブラシレスＤＣモータ２００の弱め界磁制御を行うときは、ブラシレスＤＣモータ２００を通常制御にて駆動する場合の転流タイミングより所定の電気角（予め決定されて記憶部１５に記憶されている）だけ早く転流するよう、上記各駆動信号をインバータ回路４に供給する。これにより、ブラシレスＤＣモータ２００の各相の通電位相の位相角を進めて弱め界磁制御を実行している。   When the CPU 11a performs field weakening control of the brushless DC motor 200, only a predetermined electrical angle (predetermined and stored in the storage unit 15) from the commutation timing when the brushless DC motor 200 is driven by normal control. The drive signals are supplied to the inverter circuit 4 so as to quickly commutate. Thereby, the field angle control is performed by advancing the phase angle of the energization phase of each phase of the brushless DC motor 200.

図２において、電圧波形はブラシレスＤＣモータ２００が弱め界磁制御にて駆動しているときの、各相の電圧の変化（０からインバータ４に印加される電圧Ｖｐとの間で変化する）を示しており、ＵＮ電圧波形はブラシレスＤＣモータ２００のＵ相コイルにおける電圧変化、ＶＮ電圧波形はブラシレスＤＣモータ２００のＶ相コイルにおける電圧変化、ＷＮ電圧波形はブラシレスＤＣモータ２００のＷ相コイルにおける電圧変化、をそれぞれ示している。   In FIG. 2, the voltage waveform indicates the change in voltage of each phase (changes between 0 and the voltage Vp applied to the inverter 4) when the brushless DC motor 200 is driven by field weakening control. The UN voltage waveform is the voltage change in the U-phase coil of the brushless DC motor 200, the VN voltage waveform is the voltage change in the V-phase coil of the brushless DC motor 200, the WN voltage waveform is the voltage change in the W-phase coil of the brushless DC motor 200, Respectively.

各相の電圧波形には、非通電時に各相に流れる還流電流によるスパイク電圧が、図２に示すようなスパイク電圧波形として現れる。スパイク電圧は、インバータ回路４の下アームを構成するスイッチング素子４１Ｕ２、４１Ｖ２，４１Ｗ２がオンからオフに切り替わった場合、および、上アームを構成するスイッチング素子４１Ｕ１、４１Ｖ１、４１Ｗ１がオンからオフに切り替わった場合に、それぞれ発生する。   In the voltage waveform of each phase, a spike voltage due to the reflux current flowing in each phase when not energized appears as a spike voltage waveform as shown in FIG. The spike voltage is generated when the switching elements 41U2, 41V2, 41W2 constituting the lower arm of the inverter circuit 4 are switched from on to off, and when the switching elements 41U1, 41V1, 41W1 constituting the upper arm are switched from on to off. Each case occurs.

具体的には、ＵＮ電圧波形においては、駆動信号（Ｕ２）がオンからオフに切り替わったときにスパイク電圧波形（Ｕ２）が、駆動信号（Ｕ１）がオンからオフに切り替わったときにスパイク電圧波形（Ｕ１）が、それぞれ現れる。また、ＶＮ電圧波形においては、駆動信号（Ｖ２）がオンからオフに切り替わったときにスパイク電圧波形（Ｖ２）が、駆動信号（Ｖ１）がオンからオフに切り替わったときにスパイク電圧波形（Ｖ１）が、それぞれ現れる。また、ＷＮ電圧波形においては、駆動信号（Ｗ２）がオンからオフに切り替わったときにスパイク電圧波形（Ｗ２）が、駆動信号（Ｗ１）がオンからオフに切り替わったときにスパイク電圧波形（Ｗ１）が、それぞれ現れる。   Specifically, in the UN voltage waveform, the spike voltage waveform (U2) when the drive signal (U2) switches from on to off, and the spike voltage waveform when the drive signal (U1) switches from on to off. (U1) appears. Further, in the VN voltage waveform, the spike voltage waveform (V2) when the drive signal (V2) is switched from on to off, and the spike voltage waveform (V1) when the drive signal (V1) is switched from on to off. Each appears. In the WN voltage waveform, the spike voltage waveform (W2) is switched when the drive signal (W2) is switched from on to off, and the spike voltage waveform (W1) is switched when the drive signal (W1) is switched from on to off. Each appears.

尚、以下の説明では、上記各相の電圧波形に発生するスパイク電圧波形の幅、つまり、スパイク電圧の発生時間を電気角に換算したスパイク角度で表わす。図２では、スパイク電圧波形（Ｕ１）およびスパイク電圧波形（Ｕ２）に対応するスパイク角度をＲｕ、スパイク電圧波形（Ｖ１）およびスパイク電圧波形（Ｖ２）に対応するスパイク角度をＲｖ、スパイク電圧波形（Ｗ１）およびスパイク電圧波形（Ｗ２）に対応するスパイク角度をＲｗ、としている。ＣＰＵ１１ａは、各相に発生するスパイク角度を記憶部１５に上書きして記憶している。   In the following description, the width of the spike voltage waveform generated in the voltage waveform of each phase, that is, the spike voltage generation time is represented by a spike angle converted to an electrical angle. In FIG. 2, the spike angle corresponding to the spike voltage waveform (U1) and the spike voltage waveform (U2) is Ru, the spike angle corresponding to the spike voltage waveform (V1) and the spike voltage waveform (V2) is Rv, and the spike voltage waveform ( The spike angle corresponding to W1) and the spike voltage waveform (W2) is Rw. The CPU 11a overwrites and stores the spike angle generated in each phase in the storage unit 15.

スパイク検出信号は、上述した各スパイク電圧波形を用いて検出信号生成部１１ｂが生成するものである。具体的には、検出信号生成部１１ｂは、スイッチング素子４１Ｕ２、４１Ｖ２、４１Ｗ２がそれぞれオンからオフに切り替わったときに発生するスパイク電圧波形（Ｕ２）、（Ｖ２）、（Ｗ２）がＶｐ→０となるとき（以後、立ち下がりと記載）、および、スイッチング素子４１Ｕ１、４１Ｖ１、４１Ｗ１がそれぞれオンからオフに切り替わったときに発生するスパイク電圧波形（Ｕ１）、（Ｖ１）、（Ｗ１）が０→Ｖｐとなるとき（以後、立ち上がりと記載）とを検出し、これらを用いて図２に示すようなスパイク検出信号を生成し、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃに出力する。   The spike detection signal is generated by the detection signal generator 11b using each spike voltage waveform described above. Specifically, the detection signal generation unit 11b has spike voltage waveforms (U2), (V2), and (W2) generated when the switching elements 41U2, 41V2, and 41W2 are switched from on to off, respectively, such that Vp → 0. The spike voltage waveforms (U1), (V1), and (W1) that are generated when the switching elements 41U1, 41V1, and 41W1 are switched from on to off are changed from 0 to Vp. 2 (hereinafter referred to as “rising”) is detected, and a spike detection signal as shown in FIG. 2 is generated using these signals and output to the rising / falling detection unit 11c.

検出許可は、検出信号生成部１１ｂが生成したスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを、ＣＰＵ１１ａの指示によって立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃが割り込み処理によって検出するタイミングを示すものである。図２に示すように、検出許可はスイッチング素子４１Ｕ１、４１Ｖ１、４１Ｗ１、および、４１Ｕ２、４１Ｖ２、４１Ｗ２がそれぞれオフからオンに切り替わるときに同期して禁止→許可とするものであり、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出すれば、許可→禁止となる。尚、この検出許可は、禁止→許可となってから所定時間（図３に示す最大許可時間Ｔｍ）までの間にスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できない場合も、許可→禁止となる。   The detection permission indicates the timing at which the rising / falling detection unit 11c detects the rise / fall of the spike detection signal generated by the detection signal generation unit 11b by the interrupt processing according to an instruction from the CPU 11a. As shown in FIG. 2, the detection permission is prohibited → permitted synchronously when the switching elements 41U1, 41V1, 41W1, and 41U2, 41V2, 41W2 are switched from OFF to ON, respectively. If rising / falling is detected, permission is changed to prohibition. It should be noted that this detection permission is also permitted → prohibited even when the rise / fall of the spike detection signal cannot be detected within a predetermined time (maximum permission time Tm shown in FIG. 3) after the prohibition → permission.

制御部１１は、第一スパイク電圧発生時間検知手段および第二スパイク電圧発生時間検知手段で、弱め界磁制御を行い制御装置１００が上述したように動作しているときのスパイク角度を検知している。尚、以下の説明では、第一スパイク電圧発生時間検知手段で検知したスパイク角度を第１のスパイク角度、第二スパイク電圧発生時間検知手段で検知したスパイク角度を第２スパイク角度と記載する。   The control unit 11 performs field weakening control by the first spike voltage generation time detection unit and the second spike voltage generation time detection unit, and detects the spike angle when the control device 100 is operating as described above. In the following description, the spike angle detected by the first spike voltage generation time detector is referred to as a first spike angle, and the spike angle detected by the second spike voltage generation time detector is referred to as a second spike angle.

第一スパイク電圧発生時間検知手段は、ＣＰＵ１１ａと検出信号生成部１１ｂと立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃとから構成される。ＣＰＵ１１ａは、図２に示す各駆動信号の切り換わりのタイミングと、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃから取り込んだスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングとを用いて、第１のスパイク角度を検出する。   The first spike voltage generation time detection means includes a CPU 11a, a detection signal generation unit 11b, and a rising / falling detection unit 11c. The CPU 11a detects the first spike angle using the switching timing of each drive signal shown in FIG. 2 and the rising / falling timing of the spike detection signal fetched from the rising / falling detection unit 11c. .

例えば、図２に示すＶＮ電圧波形に現れるスパイク電圧（Ｖ２）のスパイク角度：Ｒｖは、駆動信号（Ｖ２）がオンからオフに切り換わるタイミングと、スパイク電圧（Ｖ２）の立ち下がりに対応するスパイク検出信号の立ち下がりのタイミングとを用いて検出できる。この方法では、各駆動信号の切り換わりのタイミングやスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングを正確に把握できるので、正確なスパイク角度の検知が行えるが、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出する必要があるため、例えば脱調の発生等によってスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりが検出できない場合は、第一スパイク電圧発生時間検知手段で第１のスパイク角度を検知することができない。   For example, the spike angle (Rv) of the spike voltage (V2) appearing in the VN voltage waveform shown in FIG. 2 is the spike corresponding to the timing when the drive signal (V2) switches from on to off and the fall of the spike voltage (V2). Detection can be performed using the fall timing of the detection signal. In this method, the timing of switching of each drive signal and the rise / fall timing of the spike detection signal can be accurately grasped, so that the spike angle can be detected accurately, but the rise / fall of the spike detection signal is detected. Therefore, when the rising / falling edge of the spike detection signal cannot be detected due to the occurrence of step-out, for example, the first spike voltage generation time detection unit cannot detect the first spike angle.

第二スパイク電圧発生時間検知手段は、ＣＰＵ１１ａと検出信号生成部１１ｂと検出値判別部１１ｄとから構成される。ＣＰＵ１１ａは、各駆動信号の切り換わりのタイミングを起点とした一定の時間間隔（例えば、５マイクロ秒毎）で、スパイク検出信号の有無を検出値判別部１１ｄに判別させる（スパイク検出信号は、その発生条件によってＨｉｇｈ（５Ｖ）もしくはＬｏｗ（０Ｖ）となる）。そして、ＣＰＵ１１ａは、検出値判別部１１ｄから取り込んだ判別結果からスパイク検出信号有の回数をカウントし、この回数を用いて第２のスパイク角度を検出する。   The second spike voltage generation time detection means includes a CPU 11a, a detection signal generation unit 11b, and a detection value determination unit 11d. The CPU 11a causes the detection value determination unit 11d to determine the presence or absence of the spike detection signal at a constant time interval (for example, every 5 microseconds) starting from the switching timing of each drive signal (the spike detection signal is High (5V) or Low (0V) depending on the generation condition). Then, the CPU 11a counts the number of spike detection signals from the determination result fetched from the detection value determination unit 11d, and detects the second spike angle using this number.

例えば、図２に示すＶＮ電圧波形に現れるスパイク電圧（Ｖ２）のスパイク角度：Ｒｖを検知する場合、ＣＰＵ１１ａは、駆動信号（Ｖ２）がオンからオフに切り換わるタイミングで検出値判別部１１ｄにトリガ出力を開始し、これ以降は一定の時間間隔で検出値判別部１１ｄにトリガを出力する。検出値判別部１１ｄは、ＣＰＵ１１ａからのトリガを入力する毎にスパイク検出信号の有無を判別しＣＰＵ１１ａに出力する。ＣＰＵ１１ａは、取り込んだスパイク検出信号の判別結果を用い、スパイク電圧（Ｖ２）の電圧値：Ｖｐに対応してスパイク検出信号がＨｉｇｈであれば、検出回数：１回をカウントする。ＣＰＵ１１ａは検出回数のカウントを、取り込んだスパイク検出信号の判別結果がＬｏｗとなるまで繰り返す。ＣＰＵ１１ａは、カウントした検出回数に上記一定の時間間隔を掛けることで第２のスパイク角度を算出する。   For example, when detecting the spike angle (Rv) of the spike voltage (V2) appearing in the VN voltage waveform shown in FIG. 2, the CPU 11a triggers the detected value determination unit 11d at the timing when the drive signal (V2) switches from on to off. Output is started, and after that, a trigger is output to the detection value discriminating unit 11d at a constant time interval. The detection value determination unit 11d determines the presence or absence of a spike detection signal each time a trigger is input from the CPU 11a, and outputs it to the CPU 11a. If the spike detection signal is High corresponding to the voltage value Vp of the spike voltage (V2), the CPU 11a counts the number of detections: 1 using the discrimination result of the spike detection signal taken in. The CPU 11a repeats counting the number of detections until the discrimination result of the captured spike detection signal becomes Low. The CPU 11a calculates the second spike angle by multiplying the counted number of detections by the predetermined time interval.

以上説明した第二スパイク電圧発生時間検知手段による第２のスパイク角度の検知では、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりが検出できない場合であってもスパイク角度を検知することができる一方、検出値判別部１１ｄから入力するスパイク検出信号の判別結果がＨｉｇｈからＬｏｗ、あるいは、ＬｏｗからＨｉｇｈとなるタイミングが把握できないため、第一スパイク電圧発生時間検知手段を用いた場合と比べてスパイク角度の検知精度は劣る。   In the detection of the second spike angle by the second spike voltage generation time detecting means described above, the rise / fall detection unit 11c detects the spike angle even when the rise / fall of the spike detection signal cannot be detected. On the other hand, since the timing at which the discrimination result of the spike detection signal input from the detection value discrimination unit 11d becomes High to Low or Low to High cannot be grasped, the first spike voltage generation time detection unit is used. Compared to the accuracy of the spike angle detection, it is poor.

次に、ブラシレスＤＣモータ２００を弱め界磁制御で駆動しているときの脱調発生の判断方法について、図１乃至図４を用いて具体的に説明する。図２に示すように、ブラシレスＤＣモータ２００を弱め界磁制御で駆動しているとき、脱調が発生せずに正常に駆動制御が行えている場合は、各相に発生するスパイク電圧のスパイク角度は一定（Ｒｕ＝Ｒｖ＝Ｒｗ）であり、スパイク検出信号も一定の周期で立ち上がり／立ち下がりを繰り返す。従って、ＣＰＵ１１ａは、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できていれば、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生していないと判断できる。   Next, a method for determining the occurrence of step-out when the brushless DC motor 200 is driven by field weakening control will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, when the brushless DC motor 200 is driven by field weakening control, if the drive control can be performed normally without step-out, the spike angle of the spike voltage generated in each phase is It is constant (Ru = Rv = Rw), and the spike detection signal repeats rising / falling at a constant cycle. Therefore, the CPU 11a can determine that the step-out has not occurred in the brushless DC motor 200 if the rising / falling detection unit 11c can detect the rising / falling of the spike detection signal.

一方、図３に示すように、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生してスパイク角度が大きくなる場合は、スパイク検出信号の幅が広くなり、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できない虞がある（以下、脱調状態と記載）。また、ＣＰＵ１１ａに大きな負荷が加わっていてＣＰＵ１１ａの指示により立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク電圧波形を検出するタイミングが遅れ、かつ、ブラシレスＤＣモータ２００に加えられる負荷が軽減されてスパイク角度が小さくなる場合も、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できない虞がある（以下、検出不可状態と記載）。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when the step-out occurs in the brushless DC motor 200 and the spike angle becomes large, the width of the spike detection signal is widened, and the rise / fall detection unit 11c causes the rise of the spike detection signal. / There is a possibility that the falling cannot be detected (hereinafter referred to as a step-out state). In addition, since a large load is applied to the CPU 11a, the timing at which the rising / falling detection unit 11c detects the spike voltage waveform is delayed by an instruction from the CPU 11a, and the load applied to the brushless DC motor 200 is reduced, thereby reducing the spike angle. Even in this case, there is a possibility that the rising / falling detection unit 11c cannot detect the rising / falling of the spike detection signal (hereinafter referred to as an undetectable state).

従来のブラシレスＤＣモータの制御装置において、上記のようにスパイク検出信号を生成してその立ち上がり／立ち下がりを検出することによって脱調発生を検知する場合は、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できない原因に関わらず、つまり、脱調状態であるか検出不可状態であるかに関わらず、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを所定回数連続して検出できなければ脱調が発生したと判断し、脱調保護制御を行っていた。   In the conventional brushless DC motor control device, when the out-of-step occurrence is detected by generating the spike detection signal and detecting the rise / fall as described above, the rise / fall of the spike detection signal is detected. Regardless of the cause of the failure, that is, whether it is in a step-out state or in a non-detectable state, it is determined that a step-out has occurred if the rising / falling edge of the spike detection signal cannot be detected continuously a predetermined number of times. The step-out protection control was performed.

これに対し、本発明のブラシレスＤＣモータ２００の制御装置１００では、以下に説明する方法により、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できないときに、その原因がブラシレスＤＣモータ２００の脱調であるか否かを判断し、脱調が発生したと判断すれば脱調保護制御を行う。   On the other hand, in the control device 100 for the brushless DC motor 200 of the present invention, when the rising / falling of the spike detection signal cannot be detected by the method described below, the cause is the step-out of the brushless DC motor 200. If it is determined whether or not a step-out has occurred, step-out protection control is performed.

まず、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生している場合（脱調状態）について、図３を用いて説明する。尚、図３において、図２と同じ用語や記号については詳細な説明を省略する。   First, a case where step-out has occurred in the brushless DC motor 200 (step-out state) will be described with reference to FIG. In FIG. 3, detailed description of the same terms and symbols as in FIG. 2 is omitted.

ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生したとき、各相の電圧波形に現れるスパイク電圧のスパイク角度は大きくなる。スパイク角度が大きくなれば、これに伴って検出信号生成部１１ｂが生成したスパイク検出信号の幅も広がる。このとき、スパイク検出信号の幅が、検出許可の最大許可時間Ｔｍの間に検出できないほど広がっている場合は、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃはスパイク検出信号の立ち上がりを検出できない。尚、図３では、例としてＵＮ電圧波形に現れるスパイク電圧波形（Ｕ１ａ）に対応するスパイク角度がＲｕａ（＞Ｒｕ）と大きくなって、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がりを検出できないことを示している。尚、図３において、スパイク電圧波形（Ｕ１ａ）に対応する検出できないスパイク検出信号の立ち上がりを破線で示すとともに「○」を付与している。   When step-out occurs in the brushless DC motor 200, the spike angle of the spike voltage that appears in the voltage waveform of each phase increases. As the spike angle increases, the width of the spike detection signal generated by the detection signal generation unit 11b increases accordingly. At this time, when the width of the spike detection signal is so wide that it cannot be detected during the maximum permission time Tm of detection permission, the rising / falling detection unit 11c cannot detect the rising edge of the spike detection signal. In FIG. 3, for example, the spike angle corresponding to the spike voltage waveform (U1a) appearing in the UN voltage waveform is increased to Rua (> Ru), and the rise / fall detection unit 11c detects the rise of the spike detection signal. Indicates that it is not possible. In FIG. 3, the rising edge of the spike detection signal that cannot be detected corresponding to the spike voltage waveform (U1a) is indicated by a broken line and “◯” is given.

立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりが検出できないとき、ＣＰＵ１１ａは、記憶部１５に記憶している第１のスパイク角度を読み出す。前述したように、ＣＰＵ１１ａは、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃでスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できたときにこれに対応するスパイク角度を記憶部１５に上書き記憶するので、図３の場合では、「○」を付与した検出できないスパイク検出信号の立ち上がりの直前のスパイク検出信号の立ち下がり（「◎」を付与したもの）に対応するスパイク電圧の第１のスパイク角度、つまり、ＶＮ検出電圧に現れるスパイク電圧波形（Ｖ２ｊ）に対応するスパイク角度Ｒｖｊ１を読み出す。   When the rising / falling edge of the spike detection signal 11c cannot be detected, the CPU 11a reads the first spike angle stored in the storage unit 15. As described above, when the rising / falling edge of the spike detection signal can be detected by the rising / falling detection unit 11c, the CPU 11a overwrites and stores the corresponding spike angle in the storage unit 15. Then, the first spike angle of the spike voltage corresponding to the falling edge of the spike detection signal immediately before the rising edge of the spike detection signal that cannot be detected with “◯” (the one with “◎”), that is, the VN detection voltage The spike angle Rvj1 corresponding to the spike voltage waveform (V2j) appearing at is read.

また、ＣＰＵ１１ａは、記憶部１５に予め記憶されておりブラシレスＤＣモータ２００が脱調しているか否かを判断するための閾値である脱調判断角度Ｒｓ（例えば、電気角で２４度）を読み出し、脱調判断角度Ｒｓとスパイク角度Ｒｖｊ１とを比較してスパイク角度Ｒｖｊ１が脱調判断角度Ｒｓ以上であるか否かを判断する。図３では、スパイク角度Ｒｖｊ１が脱調判断角度Ｒｓ以上であるので、ＣＰＵ１１ａは、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった回数Ｎｘ：１回をカウントする。具体的には、図３において「○」を付与したスパイク検出信号の立ち上がりを検出する際の、検出許可の時間Ｔｍが経過した時点で１回とカウントする。   Further, the CPU 11a reads out a step-out determination angle Rs (for example, 24 degrees in electrical angle) that is stored in advance in the storage unit 15 and is a threshold for determining whether or not the brushless DC motor 200 has stepped out. The out-of-step determination angle Rs and the spike angle Rvj1 are compared to determine whether or not the spike angle Rvj1 is greater than or equal to the out-of-step determination angle Rs. In FIG. 3, since the spike angle Rvj1 is equal to or greater than the step-out determination angle Rs, the CPU 11a counts the number Nx: 1 in which the rising / falling of the spike detection signal could not be detected. Specifically, in FIG. 3, when the rising edge of the spike detection signal to which “◯” is given is detected, the time is counted once when the detection permission time Tm has elapsed.

ブラシレスＤＣモータ２００が脱調している場合は、ＵＮ電圧波形のスパイク角度が大きくなった以降の各相のスパイク角度も大きくなるので、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃは上記と同様に以降のスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりも検出できない。図３では、スパイク電圧波形（Ｕ１ａ）の次にスパイク検出信号を生成する元となるＷＮ電圧波形に現れるスパイク電圧波形（Ｗ２ａ）に対応するスパイク角度がＲｗａ（＞Ｒｗ）と大きくなり、この次の、ＶＮ電圧波形に現れるスパイク電圧波形（Ｖ１ａ）に対応するスパイク角度もＲｖａ（＞Ｒｖ）と大きくなって、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがこれらスパイク電圧波形（Ｗ２ａ）やスパイク電圧波形（Ｖ１ａ）に対応するスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりも検出できないことを示している。尚、図３において、「○」を付与した検出できないスパイク検出信号の立ち上がり以降のスパイク検出信号は破線で示し、検出できない立ち上がり／立ち下がりには「△」を付与している。   When the brushless DC motor 200 is out of phase, since the spike angle of each phase after the spike angle of the UN voltage waveform is increased, the rising / falling detection unit 11c performs the subsequent spike in the same manner as described above. The rising / falling edge of the detection signal cannot be detected. In FIG. 3, the spike angle corresponding to the spike voltage waveform (W2a) appearing in the WN voltage waveform that is the source of generation of the spike detection signal next to the spike voltage waveform (U1a) is increased to Rwa (> Rw). The spike angle corresponding to the spike voltage waveform (V1a) appearing in the VN voltage waveform is also increased to Rva (> Rv), and the rising / falling detection unit 11c detects these spike voltage waveform (W2a) and spike voltage waveform (V1a). The spike detection signal corresponding to () cannot be detected. In FIG. 3, spike detection signals after the rising edge of the undetectable spike detection signal to which “◯” is given are indicated by broken lines, and “Δ” is given to the rising / falling edge that cannot be detected.

ＣＰＵ１１ａは、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃが最初に検出できなかったスパイク検出信号の立ち上がり以降についても、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった場合は、その度に脱調判断角度Ｒｓとスパイク角度Ｒｖｊ１とを比較を行い、スパイク角度Ｒｖｊ１が脱調判断角度Ｒｓ以上であれば、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった回数Ｎｘをカウントしていく。そして、この回数が所定回数Ｎａ回連続、例えば、５回連続すれば、ＣＰＵ１１ａは、ブラシレスＤＣモータ２００が脱調したと判断し、モータ駆回路７に対してブラシレスＤＣモータ２００への通電を停止するようＰＷＭ生成部１２を介して指示し、ブラシレスＤＣモータ２００を停止する脱調保護制御を実行する。   If the rising / falling edge of the spike detection signal cannot be detected after the rising edge of the spike detection signal that the rising / falling edge detection unit 11c cannot detect at the beginning, the CPU 11a each time the step-out determination angle Rs is detected. Is compared with the spike angle Rvj1, and if the spike angle Rvj1 is greater than or equal to the step-out determination angle Rs, the number Nx of times when the rising / falling edge of the spike detection signal could not be detected is counted. If this number of times continues for a predetermined number of Na times, for example, 5 times, the CPU 11a determines that the brushless DC motor 200 has stepped out and stops energization of the brushless DC motor 200 to the motor drive circuit 7. The step-out protection control for stopping the brushless DC motor 200 is executed through the PWM generation unit 12.

次に、ＣＰＵ１１ａに大きな負荷が加わっていて実際に（立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃによって）スパイク電圧波形を検出するタイミングが遅れ、かつ、スパイク角度が小さくなっている場合（検出不可状態）に、交流電源１で瞬断が発生した場合ついて、図４を用いて説明する。尚、図４において、図２と同じ用語や記号については詳細な説明を省略する。   Next, when a large load is applied to the CPU 11a and the timing of detecting the spike voltage waveform is actually delayed (by the rising / falling detection unit 11c) and the spike angle is small (detection disabled state), A case where a momentary interruption occurs in the AC power supply 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, detailed description of the same terms and symbols as in FIG. 2 is omitted.

ブラシレスＤＣモータ２００に加えられる負荷が軽減されたとき、各相の電圧波形に現れるスパイク電圧のスパイク角度が小さくなることがある。また、前述したように、ＣＰＵ１１ａの指示により立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃはスパイク検出信号の検出を割り込み処理で行っており、ＣＰＵ１１ａに大きな負荷が加わっている場合は、図４に示すように、スイッチング素子４１Ｕ１、４１Ｖ１、４１Ｗ１がオフからオンに切り替えるときに同期して禁止→許可としても、実際に立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出するタイミングが、スイッチング素子４１Ｕ１、４１Ｖ１、４１Ｗ１がオフからオンに切り替えるときより時間Ｔｒだけ遅れることがある。   When the load applied to the brushless DC motor 200 is reduced, the spike angle of the spike voltage appearing in the voltage waveform of each phase may be small. Further, as described above, the rising / falling detection unit 11c detects the spike detection signal by an interrupt process according to an instruction from the CPU 11a, and when a large load is applied to the CPU 11a, as shown in FIG. Even when the switching elements 41U1, 41V1, and 41W1 are switched from OFF to ON, the timing at which the rising / falling detection unit 11c actually detects the rising / falling of the spike detection signal is determined as the switching element. 41U1, 41V1, and 41W1 may be delayed by time Tr than when switching from off to on.

例えば、図４に示すように、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりの検出タイミングが時間Ｔｒだけ遅れているとき、かつ、ＵＮ電圧波形に現れるスパイク電圧波形（Ｕ１ｂ）に対応するスパイク角度がＲｕｂ（＜Ｒｕ）となりこれに基づいて検出信号生成部１１ｂが生成したスパイク検出信号の幅が狭くなったとき、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃはスパイク検出信号の立ち上がりを検出できない。尚、図４において、スパイク電圧波形（Ｕ１ｂ）に対応する検出できないスパイク検出信号の立ち上がりを破線で示すとともに「○」を付与している。   For example, as shown in FIG. 4, when the detection timing of the rise / fall of the spike detection signal is delayed by the time Tr, and the spike angle corresponding to the spike voltage waveform (U1b) appearing in the UN voltage waveform is Rub ( When the width of the spike detection signal generated by the detection signal generation unit 11b is narrowed based on this, the rise / fall detection unit 11c cannot detect the rise of the spike detection signal. In FIG. 4, the rising edge of the spike detection signal that cannot be detected corresponding to the spike voltage waveform (U1b) is indicated by a broken line and “◯” is given.

本出願人が先に提案した電動機の制御装置（特願２０１２−３００２５）では、次のようにしてブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生しているか否かを判断している。ＣＰＵ１１ａは、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりが検出できないとき、記憶部１５に記憶している第１のスパイク角度を読み出す。ＣＰＵ１１ａは、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃでスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できたときこれに対応する第１のスパイク角度を記憶部１５に上書き記憶するので、図４の場合では、「○」を付与した検出できないスパイク検出信号の立ち上がりの直前のスパイク検出信号の立ち下がり（「◎」を付与したもの）対応するスパイク電圧の第１のスパイク角度、つまり、ＶＮ検出電圧に現れるスパイク電圧波形（Ｖ２ｊ）に対応するスパイク角度Ｒｖｊ２（図４ではこのときのスパイク電圧波形（Ｖ２ｊ）を破線で示している）を読み出す。   In the motor control device (Japanese Patent Application No. 2012-30025) previously proposed by the present applicant, it is determined whether or not a step-out occurs in the brushless DC motor 200 as follows. The CPU 11a reads the first spike angle stored in the storage unit 15 when the rise / fall detection unit 11c cannot detect the rise / fall of the spike detection signal. When the rising / falling edge of the spike detection signal can be detected by the rising / falling detection unit 11c, the CPU 11a overwrites and stores the first spike angle corresponding thereto in the storage unit 15. Therefore, in the case of FIG. The first spike angle of the spike voltage corresponding to the fall of the spike detection signal immediately before the rise of the spike detection signal that cannot be detected with “O” (the one with “◎”), that is, the spike voltage that appears in the VN detection voltage A spike angle Rvj2 (in FIG. 4, the spike voltage waveform (V2j) at this time is indicated by a broken line) corresponding to the waveform (V2j) is read.

また、ＣＰＵ１１ａは、記憶部１５に予め記憶されておりブラシレスＤＣモータ２００が脱調しているか否かを判断するための閾値である脱調判断角度Ｒｓ（例えば、電気角で２４度）を読み出し、脱調判断角度Ｒｓとスパイク角度Ｒｖｊ２とを比較してスパイク角度Ｒｖｊ２が脱調判断角度Ｒｓ以上であるか否かを判断する。図４では、スパイク角度Ｒｖｊ１が脱調判断角度Ｒｓ以上でないので、ＣＰＵ１１ａは、ブラシレスＤＣモータ２００が脱調していないと判断し、ブラシレスＤＣモータ２００の弱め界磁制御を継続する。   Further, the CPU 11a reads out a step-out determination angle Rs (for example, 24 degrees in electrical angle) that is stored in advance in the storage unit 15 and is a threshold for determining whether or not the brushless DC motor 200 has stepped out. The out-of-step determination angle Rs and the spike angle Rvj2 are compared to determine whether or not the spike angle Rvj2 is greater than or equal to the out-of-step determination angle Rs. In FIG. 4, since the spike angle Rvj1 is not greater than the step-out determination angle Rs, the CPU 11a determines that the brushless DC motor 200 has not stepped out and continues the field-weakening control of the brushless DC motor 200.

ＵＮ電圧波形のスパイク角度が小さくなった以降も、各相のスパイク角度が小さくなる状態が続けば、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃは上記と同様に以降のスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりも検出できない。図４では、スパイク電圧波形（Ｕ１ｂ）の次にスパイク検出信号を生成する元となるＷＮ電圧波形に現れるスパイク電圧波形（Ｗ２ｂ）に対応するスパイク角度がＲｗｂ（＜Ｒｗ）と小さくなり、この次の、ＶＮ電圧波形に現れるスパイク電圧波形（Ｖ１ｂ）に対応するスパイク角度もＲｖｂ（＜Ｒｖ）と小さくなって、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがこれらスパイク電圧波形（Ｗ２ｂ）やスパイク電圧波形（Ｖ１ｂ）に対応するスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりも検出できないことを示している。尚、図４において、「○」を付与した検出できないスパイク検出信号の立ち上がり以降のスパイク検出信号は破線で示し、検出できない立ち上がり／立ち下がりには「△」を付与している。   If the spike angle of each phase continues to decrease even after the spike angle of the UN voltage waveform has decreased, the rising / falling detection unit 11c also detects the subsequent rising / falling of the spike detection signal in the same manner as described above. Can not. In FIG. 4, the spike angle corresponding to the spike voltage waveform (W2b) appearing in the WN voltage waveform that is the source of generation of the spike detection signal next to the spike voltage waveform (U1b) is reduced to Rwb (<Rw). The spike angle corresponding to the spike voltage waveform (V1b) appearing in the VN voltage waveform is also reduced to Rvb (<Rv), and the rising / falling detection unit 11c uses these spike voltage waveform (W2b) and spike voltage waveform (V1b). The spike detection signal corresponding to () cannot be detected. In FIG. 4, spike detection signals after the rise of the undetectable spike detection signal to which “◯” is given are indicated by broken lines, and “Δ” is given to the rise / fall that cannot be detected.

ＣＰＵ１１ａは、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃが最初に検出できなかったスパイク検出信号の立ち上がり以降についても、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった場合は、その度に脱調判断角度Ｒｓとスパイク角度Ｒｖｊ２とを比較を行う。スパイク角度Ｒｖｊ２が脱調判断角度Ｒｓ以上でなければ、ＣＰＵ１１ａは、ブラシレスＤＣモータ２００が脱調していないと判断し、ブラシレスＤＣモータ２００の弱め界磁制御を継続する。   If the rising / falling edge of the spike detection signal cannot be detected after the rising edge of the spike detection signal that the rising / falling edge detection unit 11c cannot detect at the beginning, the CPU 11a each time the step-out determination angle Rs is detected. And spike angle Rvj2. If the spike angle Rvj2 is not equal to or greater than the step-out determination angle Rs, the CPU 11a determines that the brushless DC motor 200 has not stepped out and continues the field-weakening control of the brushless DC motor 200.

しかし、図４に示すように、スパイク電圧（Ｖ２ｊ）は発生するときに、交流電源１で瞬断が発生した場合は、ブラシレスＤＣモータ２００脱調に近づいて還流電流が流れる時間が長くなるので、ＣＰＵ１１ａが記憶する第１のスパイク角度であるスパイク電圧（Ｖ２ｊ）のスパイク角度がＲｖｊ２より大きいＲｖｊ３となる虞がある。そして、瞬断が発生したときのスパイク角度Ｒｖｊ３が脱調判断角度Ｒｓ以上である場合に、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりが検出できないときに上述した方法でブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生しているか否かを判断すれば、ＣＰＵ１１ａは脱調が発生していると誤判断してしまう虞がある。   However, as shown in FIG. 4, when the spike voltage (V2j) is generated, if a momentary interruption occurs in the AC power supply 1, the time for the return current to flow near the step-out of the brushless DC motor 200 becomes longer. The spike angle of the spike voltage (V2j) that is the first spike angle stored by the CPU 11a may be Rvj3, which is larger than Rvj2. When the spike angle Rvj3 when the instantaneous interruption occurs is equal to or greater than the step-out determination angle Rs, when the rising / falling detection unit 11c cannot detect the rising / falling of the spike detection signal, the above-described method is used. If it is determined whether or not a step-out has occurred in the DC motor 200, the CPU 11a may erroneously determine that a step-out has occurred.

そこで、本発明では、前述した第二スパイク電圧発生時間検知手段によって検知した第２のスパイク角度を使用し、ＣＰＵ１１ａに大きな負荷が加わっていて立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃで実際にスパイク電圧波形を検出するタイミングが遅れ、かつ、スパイク角度が小さくなっている場合（検出不可状態）に、交流電源１で瞬断が発生した場合であっても、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生していると誤判断してしまわないようにしている。
以下に、第二スパイク電圧発生時間検知手段によって第２のスパイク角度を検出し、この検出結果を使用して、交流電源１で瞬断が発生した場合であってもブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生していると誤判断しないようにする方法について、図４を用いて具体的に説明する。 Therefore, in the present invention, the second spike angle detected by the second spike voltage generation time detection means described above is used, a large load is applied to the CPU 11a, and the spike voltage waveform is actually generated by the rising / falling detector 11c. Even when a momentary interruption occurs in the AC power supply 1 when the detection timing is delayed and the spike angle is small (undetectable state), the brushless DC motor 200 is out of step. To avoid misjudging.
In the following, the second spike voltage generation time detection means detects the second spike angle, and using this detection result, the brushless DC motor 200 steps out even if a momentary interruption occurs in the AC power supply 1. A method for avoiding erroneous determination that the occurrence has occurred will be specifically described with reference to FIG.

ＣＰＵ１１ａは、各駆動信号（Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２）がオンからオフに切り換わるタイミングで、検出値判別部１１ｄに一定の時間間隔でトリガ出力を開始する。検出値判別部１１ｄは、ＣＰＵ１１ａからのトリガを入力する毎にスパイク検出信号の判別結果をＣＰＵ１１ａに出力する。そして、ＣＰＵ１１ａは、取り込んだスパイク検出信号の判別結果が、各スパイク電圧の電圧値に対応したレベル（Ｈｉｇｈ ｏｒ Ｌｏｗ）であれば、スパイク検出信号：有としてその検出回数Ｎｙをカウントする。この検出回数Ｎｙは、スパイク角度の大きさに対応するものであり、例えば、スパイク電圧（Ｖ２ｊ）：Ｖｐに対応するスパイク検出信号：Ｈｉｇｈなら検出回数Ｎｙは４回（スパイク角度が大きいので）、スパイク電圧（Ｕ１ｂ）：０に対応するスパイク検出信号：Ｌｏｗなら検出回数Ｎｙは２回（スパイク角度が小さいので）、というようになる。   The CPU 11a starts trigger output to the detection value determination unit 11d at a certain time interval at a timing when each drive signal (U1, U2, V1, V2, W1, W2) is switched from on to off. The detection value determination unit 11d outputs the determination result of the spike detection signal to the CPU 11a every time a trigger is input from the CPU 11a. Then, if the discrimination result of the captured spike detection signal is a level (High or Low) corresponding to the voltage value of each spike voltage, the CPU 11a counts the number of detections Ny as a spike detection signal: Yes. The number of detection times Ny corresponds to the magnitude of the spike angle. For example, if the spike voltage (V2j): spike detection signal corresponding to Vp: High, the number of detection times Ny is 4 times (because the spike angle is large), Spike voltage (U1b): Spike detection signal corresponding to 0: If Low, the number of detections Ny is 2 (because the spike angle is small).

また、記憶部１５には、スパイク電圧波形に対応するスパイク検出信号：有の検出回数Ｎｙの閾値である検出閾回数Ｎｂ（例えば、２回）が記憶されている。検出閾回数Ｎｂは、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生している虞があるスパイク角度の大きさに対応して定められている。   The storage unit 15 stores a spike detection signal corresponding to the spike voltage waveform: a detection threshold number Nb (for example, two times) that is a threshold value of the number of detections Ny. The detection threshold number Nb is determined corresponding to the magnitude of the spike angle at which the step-out may occur in the brushless DC motor 200.

ＣＰＵ１１ａは、記憶部１５から検出回数Ｎｙと検出閾回数Ｎｂとを読み出し、検出回数Ｎｙが検出閾回数Ｎｂ以下である場合は、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生していないと判断してブラシレスＤＣモータ２００の弱め界磁制御を継続する。検出回数Ｎｙが検出閾回数Ｎｂ以下でない場合は、ＣＰＵ１１ａは、記憶部１５から、第一スパイク電圧発生時間検知手段によって検知して記憶した第１のスパイク角度と、脱調判断角度Ｒｓとを読み出し、第１のスパイク角度が脱調判断角度Ｒｓ以上でない場合は、ブラシレスＤＣモータ２００の弱め界磁制御を継続し、第１のスパイク角度が脱調判断角度Ｒｓ以上である場合は、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった回数Ｎｘをカウントしてこの回数が所定回数Ｎａ回連続すれば、ブラシレスＤＣモータ２００が脱調したと判断する。   The CPU 11a reads the number of detections Ny and the number of detection thresholds Nb from the storage unit 15. If the number of detections Ny is less than or equal to the detection threshold number Nb, the CPU 11a determines that no step-out has occurred in the brushless DC motor 200 and brushless. The field weakening control of the DC motor 200 is continued. When the detection number Ny is not equal to or less than the detection threshold number Nb, the CPU 11a reads out the first spike angle detected by the first spike voltage generation time detection unit and stored and the step-out determination angle Rs from the storage unit 15. When the first spike angle is not equal to or greater than the step-out determination angle Rs, the field-weakening control of the brushless DC motor 200 is continued. When the first spike angle is equal to or greater than the step-out determination angle Rs, the spike detection signal rises. / If the number of times Nx where the falling edge could not be detected is counted and this number of times continues for a predetermined number of times Na, it is determined that the brushless DC motor 200 has stepped out.

以上説明したように、本発明では、第二スパイク電圧発生時間検知手段によって検知した第２のスパイク角度を使用し、ＣＰＵ１１ａに大きな負荷が加わっていて実際にスパイク電圧波形を検出するタイミングが遅れ、かつ、スパイク角度が小さくなっている場合（検出不可状態）に、交流電源１で瞬断が発生した場合であっても、ブラシレスＤＣモータ２００で脱調が発生していると誤判断してしまわないようにしている。   As described above, in the present invention, the second spike angle detected by the second spike voltage generation time detection means is used, a large load is applied to the CPU 11a, and the timing of actually detecting the spike voltage waveform is delayed, In addition, when the spike angle is small (detection impossible state), even if a momentary interruption occurs in the AC power supply 1, it is erroneously determined that the step-out has occurred in the brushless DC motor 200. I am trying not to.

次に、図５に示すフローチャートを用いて、本実施例における制御部１１での処理の流れについて説明する。図５に示すフローチャートは、ブラシレスＤＣモータ２００での脱調発生を検知する場合の処理の流れを説明するものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。
尚、図５では本発明に関わる処理を中心に説明しており、ブラシレスＤＣモータ２００を前述した通常制御にて駆動している場合等の、その他の処理については説明を省略している。 Next, the flow of processing in the control unit 11 in this embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 5 explains the flow of processing when the out-of-step occurrence in the brushless DC motor 200 is detected. ST represents a step and the subsequent number represents a step number.
Note that FIG. 5 mainly illustrates the processing related to the present invention, and description of other processing such as when the brushless DC motor 200 is driven by the above-described normal control is omitted.

制御手段１０の制御部１１がブラシレスＤＣモータ２００の駆動制御を開始し、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃがスパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった回数Ｎｘを０にリセットする（ＳＴ１）。次に、制御部１１は、各相に現れたスパイク電圧波形からスパイク検出信号を生成する（ＳＴ２）。   The control unit 11 of the control means 10 starts driving control of the brushless DC motor 200, and the rising / falling detection unit 11c resets the number Nx of the spike detection signal that cannot be detected to 0 (ST1). . Next, the control part 11 produces | generates a spike detection signal from the spike voltage waveform which appeared in each phase (ST2).

次に、制御部１１は、スパイク電圧波形に対応するスパイク検出信号：有の検出回数Ｎｙを０にリセットする（ＳＴ３）。次に、制御部１１は、検出値判別部１１ｄから出力されたスパイク検出信号の判別結果から、各スパイク電圧の電圧値に対応したレベル（Ｈｉｇｈ ｏｒ Ｌｏｗ）であるか、つまり、スパイク検出信号の有無を判断する（ＳＴ４）。スパイク検出信号：有である場合は（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、制御部１１は、検出回数Ｎｙをカウント、つまり、前回までの検出回数Ｎｙに１を加算し（ＳＴ１２）、新たな検出回数Ｎｙを記憶部１５に記憶する。   Next, the control unit 11 resets the number of detections Ny of the spike detection signal: existence corresponding to the spike voltage waveform to 0 (ST3). Next, the control unit 11 determines whether the spike detection signal is at a level (High or Low) corresponding to the voltage value of each spike voltage based on the discrimination result of the spike detection signal output from the detection value discrimination unit 11d. The presence or absence is determined (ST4). If the spike detection signal is present (ST4-Yes), the control unit 11 counts the number of detections Ny, that is, adds 1 to the previous number of detections Ny (ST12), and stores the new number of detections Ny. Store in unit 15.

次に、制御部１１は、所定時間経過したか否かを判断する（ＳＴ１３）。この所定時間は、前述したように、ＣＰＵ１１ａが検出値判別部１１ｄに出力するトリガの周期（本実施例では、５マイクロ秒）である。所定時間が経過していなければ（ＳＴ１３−Ｎｏ）、制御部１１はＳＴ１３に処理を戻し、所定時間が経過していれば（ＳＴ１３−Ｙｅｓ）、制御部１１はＳＴ４に処理を戻す。尚、上記説明したＳＴ４（−Ｙｅｓ）からＳＴ１３に至るルーチンが、第二スパイク電圧発生時間検知手段に関わるルーチンである。   Next, the control unit 11 determines whether or not a predetermined time has elapsed (ST13). As described above, the predetermined time is a trigger period (5 microseconds in this embodiment) output from the CPU 11a to the detection value determination unit 11d. If the predetermined time has not elapsed (ST13-No), the control unit 11 returns the process to ST13, and if the predetermined time has elapsed (ST13-Yes), the control unit 11 returns the process to ST4. Note that the routine from ST4 (-Yes) to ST13 described above is a routine related to the second spike voltage generation time detection means.

ＳＴ４において、スパイク検出信号：無である場合は（ＳＴ４−Ｎｏ）、制御部１１は、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを、立ち上がり／立ち下がり検出部１１ｃが検出できたか否かを判断する（ＳＴ５）。   In ST4, when the spike detection signal is not present (ST4-No), the control unit 11 determines whether or not the rising / falling detection unit 11c has detected the rising / falling of the spike detection signal ( ST5).

スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりが検出できれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、制御部１１は、検出した立ち上がり／立ち下がりに対応する相のスパイク電圧のスパイク角度Ｒｊを記憶部１５に記憶し（ＳＴ１４）、ＳＴ１に処理を戻す。尚、ＳＴ１４におけるスパイク角度Ｒｊは、制御部１１が第一スパイク電圧発生時間検知手段によって検知した第１のスパイク角度であり、制御部１１はこのスパイク角度Ｒｊを記憶部１５に記憶する。   If the rise / fall of the spike detection signal can be detected (ST5-Yes), the control unit 11 stores the spike angle Rj of the spike voltage of the phase corresponding to the detected rise / fall in the storage unit 15 (ST14), Return the process to ST1. Note that the spike angle Rj in ST14 is the first spike angle detected by the control unit 11 by the first spike voltage generation time detection means, and the control unit 11 stores the spike angle Rj in the storage unit 15.

スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなければ（ＳＴ５−Ｎｏ）、制御部１１は、記憶部１５からスパイク電圧波形に対応するスパイク検出信号の検出回数Ｎｙと検出閾回数Ｎｂとを読み出し、検出回数Ｎｙが検出閾回数Ｎｂより大きいか否かを判断する（ＳＴ６）。検出回数Ｎｙが検出閾回数Ｎｂより大きくなければ（ＳＴ６−Ｎｏ）、制御部１１は、ＳＴ１に処理を戻す。   If the rise / fall of the spike detection signal cannot be detected (ST5-No), the control unit 11 reads the number of detections Ny and the number of detection thresholds Nb of the spike detection signal corresponding to the spike voltage waveform from the storage unit 15, It is determined whether or not the number of detections Ny is greater than the detection threshold number Nb (ST6). If the detection count Ny is not greater than the detection threshold count Nb (ST6-No), the control unit 11 returns the process to ST1.

検出回数Ｎｙが検出閾回数Ｎｂより大きければ（ＳＴ６−Ｙｅｓ）、制御部１１は、記憶部１５からスパイク角度Ｒｊ（本実施例ではＲｖｊ１）と脱調判断角度Ｒｓ（本実施例では２４度）とを読み出す（ＳＴ７）。次に、制御部１１は、脱調判断角度Ｒｓとスパイク角度Ｒｊとを比較し、スパイク角度Ｒｊが脱調判断角度Ｒｓ以上であるか否かを判断する（ＳＴ８）。   If the detection number Ny is larger than the detection threshold number Nb (ST6-Yes), the control unit 11 reads the spike angle Rj (Rvj1 in the present embodiment) and the step-out determination angle Rs (24 degrees in the present embodiment) from the storage unit 15. Are read (ST7). Next, the control unit 11 compares the step-out determination angle Rs with the spike angle Rj, and determines whether or not the spike angle Rj is greater than or equal to the step-out determination angle Rs (ST8).

スパイク角度Ｒｊが脱調判断角度Ｒｓ以上でなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、制御部１１は、ＳＴ１に処理を戻す。スパイク角度Ｒｊが脱調判断角度Ｒｓ以上であれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、制御部１１は、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった回数Ｎｘをカウント、つまり、前回までの回数Ｎｘに１を加算する（ＳＴ９）。   If the spike angle Rj is not greater than the step-out determination angle Rs (ST8-No), the control unit 11 returns the process to ST1. If the spike angle Rj is equal to or greater than the step-out determination angle Rs (ST8-Yes), the control unit 11 counts the number Nx of times when the spike detection signal rise / fall was not detected, that is, the number Nx up to the previous time. 1 is added (ST9).

次に、制御部１１は、スパイク検出信号の立ち上がり／立ち下がりを検出できなかった回数Ｎｘが所定回数Ｎａ（本実施例では５回）となったか否かを判断する（ＳＴ１０）。回数ＮｘがＮａとなっていなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、制御部１１は、ＳＴ２に処理を戻す。回数ＮｘがＮａとなっていれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、制御部１１は、ブラシレスＤＣモータ２００への通電を停止する脱調保護制御を実行し（ＳＴ１１）、処理を終了する。   Next, the control unit 11 determines whether or not the number Nx of times when the rising / falling of the spike detection signal could not be detected has reached a predetermined number Na (5 times in this embodiment) (ST10). If the number of times Nx is not Na (ST10-No), the control unit 11 returns the process to ST2. If the number of times Nx is Na (ST10-Yes), the control unit 11 performs step-out protection control for stopping energization of the brushless DC motor 200 (ST11), and ends the process.

以上説明したように、本発明の電動機の制御装置は、第二スパイク電圧発生時間検知手段でスパイク検出信号があると判別した回数をカウントし、第一スパイク電圧発生時間検知手段で最後に検知して記憶した第１のスパイク電圧発生時間が瞬断により長くなっていても、第二スパイク電圧発生時間検知手段でスパイク検出信号があると判別した回数が所定回数以下であれば、電動機が脱調していないと判断する。従って、最後に検出して記憶した第１のスパイク電圧発生時間が瞬断により長くなっている場合であっても、脱調が発生していると誤判定することがない。   As described above, the motor control device according to the present invention counts the number of times the second spike voltage generation time detection means determines that there is a spike detection signal, and finally detects the spike signal generation time detection means. Even if the first spike voltage generation time stored in the above is longer due to a momentary interruption, if the number of times that the second spike voltage generation time detection means determines that there is a spike detection signal is less than the predetermined number, the motor will step out. Judge that it is not. Therefore, even if the first spike voltage generation time detected and stored last is longer due to a momentary interruption, it is not erroneously determined that a step-out has occurred.

１ 交流電源
２ コンバータ回路
３ 平滑コンデンサ
４ インバータ回路
５ シャント抵抗
６ ゼロクロス検出回路
７ モータ駆動回路
８ 位置検出回路
９ 電流検出回路
１０ 制御手段
１１ 制御部
１１ａ ＣＰＵ
１１ｂ 検出信号生成部
１１ｃ 立ち上がり／立ち下がり検出部
１１ｄ 検出信号判別部
１２ ＰＷＭ生成部
１３ 入力部
１４ Ａ／Ｄ変換部
４１Ｕ１、４１Ｕ２ スイッチング素子
４１Ｖ１、４１Ｖ２ スイッチング素子
４１Ｗ１、４１Ｗ２ スイッチング素子
４２ 還流ダイオード
１００ 制御装置
２００ ブラシレスＤＣモータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Converter circuit 3 Smoothing capacitor 4 Inverter circuit 5 Shunt resistance 6 Zero cross detection circuit 7 Motor drive circuit 8 Position detection circuit 9 Current detection circuit 10 Control means 11 Control part 11a CPU
11b Detection signal generation unit 11c Rising / falling detection unit 11d Detection signal determination unit 12 PWM generation unit 13 Input unit 14 A / D conversion unit 41U1, 41U2 Switching element 41V1, 41V2 Switching element 41W1, 41W2 Switching element 42 Free-wheeling diode 100 Control Equipment 200 Brushless DC motor

Claims (2)

直流電力をインバータによって交流電力に変換して電動機に供給し、同電動機の回転制御を行う電動機の制御装置であって、
前記電動機の制御装置は、前記電動機の各相への通電切り替えの際に発生する還流電流に起因して発生するスパイク電圧の波形であるスパイク電圧波形を用いてスパイク検出信号を生成するとともに、前記電動機の各相への通電切り替えのタイミングから前記スパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりのタイミングまでの第１のスパイク電圧発生時間を検知して記憶する第一スパイク電圧発生時間検知手段と、前記電動機の各相への通電切り替えのタイミングから一定の時間間隔で前記スパイク電圧波形に対応する前記スパイク検出信号の有無を判別し同スパイク検出信号が有りと判別した回数を用いて第２のスパイク電圧発生時間を算出して記憶する第二スパイク電圧発生時間検知手段と、を有し、
前記電動機の制御装置は、前記第二スパイク電圧発生時間検知手段を用いて検知した前記スパイク検出信号が有りと判別した回数が所定回数以下である場合は前記電動機が脱調していないと判断し、前記スパイク検出信号が有りと判別した回数が所定回数を超えた場合は、前記第一スパイク電圧発生時間検知手段を用いて最後に検知して記憶した前記第１のスパイク電圧発生時間を読み出し、読み出した前記第１のスパイク電圧発生時間が所定時間以上で前記スパイク検出信号の立ち上がりあるいは立ち下がりが検出できない状態が所定回数続いた場合は、前記電動機が脱調したと判断することを特徴とする電動機の制御装置。 A control device for an electric motor that converts direct current power into alternating current power by an inverter and supplies it to an electric motor, and performs rotation control of the electric motor,
The motor control device generates a spike detection signal using a spike voltage waveform that is a waveform of a spike voltage generated due to a return current generated when energization switching to each phase of the motor is performed, and First spike voltage generation time detection means for detecting and storing a first spike voltage generation time from the timing of switching the energization to each phase of the motor to the rise or fall timing of the spike detection signal; and The second spike voltage generation time is determined by determining the presence or absence of the spike detection signal corresponding to the spike voltage waveform at a certain time interval from the timing of switching the energization to each phase, and using the number of times the spike detection signal is determined to be present. Second spike voltage generation time detection means for calculating and storing
The motor control device determines that the motor has not stepped out when the number of times that the spike detection signal detected using the second spike voltage generation time detection means is less than a predetermined number. When the number of times that the spike detection signal is determined exceeds a predetermined number, the first spike voltage generation time that is detected and stored last using the first spike voltage generation time detection means is read out, It is determined that the motor has stepped out when the read first spike voltage generation time is a predetermined time or longer and the rise or fall of the spike detection signal cannot be detected a predetermined number of times. Electric motor control device. 前記電動機が脱調したと判断した場合、同電動機を停止する脱調保護制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。   2. The motor control device according to claim 1, wherein when it is determined that the motor has stepped out, step-out protection control is performed to stop the motor. 3.

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