JP3832257B2

JP3832257B2 - 同期モータの起動制御方法と制御装置

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Publication number: JP3832257B2
Application number: JP2001049563A
Authority: JP
Inventors: 幸雄川端; 常博遠藤; 誠石井; 雄八高倉; 徹井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: US20020117989A1; JP2002252996A; US6642681B2; KR100447559B1; TW546910B; CN1200506C; MY126919A; CN1374751A; KR20020070096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期モータの回転速度を所望の回転速度に制御する制御装置及びこの制御装置を用いて圧縮機や送風機駆動用の同期モータを制御して室内の空気調和を行う空調機，圧縮機や送風機駆動用の同期モータを制御して冷凍を行う冷凍機，撹拌翼や脱水槽駆動用の同期モータを制御して衣類の洗濯を行う洗濯機、送風機駆動用の同期モータを制御して掃除を行う電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石回転子と固定子巻線とを備えたブラシレス直流モータは、メンテナンスの容易さから空調機，冷凍機，洗濯機等に使用されている。ブラシレス直流モータの駆動制御では、回転子の磁極位置と通電すべき固定子巻線の位置とを密接に関係付けることが必要である。空調機等のコンプレッサ用モータでは回転子の磁極位置検出を、ホール素子等の回転子位置検出センサを用いずに回転子磁極との相互作用で固定子巻線に誘起される逆起電圧を利用して該回転子の磁極位置を検出するセンサレス位置検出方式が採用されている。
【０００３】
しかし、前記逆起電圧は、回転子が回転した際に固定子巻線に誘起されるので、モータが停止している場合には、上記の方法では回転子磁極位置を検出できない。そのため、起動時に、所定の２相に通電し、回転子位置を確定してから、転流を開始し、徐々に転流間隔を短くする同期運転を行い、逆起電圧でセンサレス位置検出が可能になった時点で、センサレス位置検出を基にした駆動へ切替える、いわゆる低周波起動方法が従来技術で用いられている。この時の転流間隔と印加電圧は、制御部で予め設定した所定のタイミングと印加電圧としている。
【０００４】
特開平７−１０７７７７号公報に、起動時に印加電圧を変化させて、無通電相の電気量が変化した電圧を用い、転流間隔は、強制的に与えるタイミングとし、巻線の全相に転流し、回転子位置とは無関係に転流動作を行う従来技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
起動時の負荷トルクが常に一定であれば、予め設定した所定の印加電圧とタイミングで、確実に起動できるが、コンプレッサ用モータや洗濯機用モータは、起動時の負荷トルクが不明な場合が多い。そのため、起動時の転流間隔が短い場合や印加電圧が小さい場合では、負荷トルクが小さい時には、起動できても、負荷トルクが大きい時には、モータ出力トルクの不足により起動できない場合がある。
【０００６】
逆に、転流間隔が長い場合や印加電圧が大きい場合には、負荷トルクが大きくても、モータの起動ができるが、負荷トルクが小さい時には、モータ電流が大きくなり、過電流になりやすく、最悪の場合には、インバータモジュールおよびモータを損傷する。つまり、従来技術の低周波起動方法では、同期運転時に回転子位置と無関係に転流が行われるため、負荷トルク不明の場合、良好な起動が難しい。
【０００７】
また従来技術では、同期運転中は、回転子位置とは無関係に転流動作を行うため、起動時の負荷変動が大きいと、回転子位置と負荷変動周期の関係によっては、モータが起動できない場合がある。さらに、同期運転中は、回転子位置とは無関係に転流動作を行うため、モータ出力トルクが大きく変動し、モータを納めている筐体が大きな振動を発生する問題もある。従来技術では、同期運転中に回転子位置と無関係に転流が行われるため、モータ特性が充分に発揮できず、回転速度を早く立上げる必要のある製品への適応が困難である。
【０００８】
本発明の目的は、起動時の負荷トルクが不明な場合でも確実かつ迅速にモータ起動を実現する同期モータの起動方法と制御装置とを提供することである。
【０００９】
本発明の目的は、迅速に回転子位置に応じた転流動作を実現し、確実に起動する同期モータの起動方法と制御装置とを提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、負荷トルク変動があっても、良好な起動を実現する同期モータの起動方法と制御装置とを提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、起動時のモータ出力トルクの変動を低減して、モータを納めた筐体の振動を低減する同期モータの起動方法と制御装置とを提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、回転速度の迅速な立上げを実現する同期モータの起動方法と制御装置とを提供することである。
【００１３】
本発明の目的は、モータの回転時に発生する逆起電圧によるモータ電流の減少を防いで、起動時の出力トルク不足を防ぐ同期モータの起動方法と制御装置とを提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、起動時の負荷トルクに合わせてモータ電流を抑制して、出力回路の負荷を低減し、高い効率でモータ起動を実現する同期モータの起動方法と制御装置とを提供することである。
【００１５】
本発明の目的は、上記の制御された同期モータを動力源とする機器、特に、空調機，冷凍機，洗濯機，掃除機を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の同期モータの起動方法は、起動時に連続する第１，第２および第３の通電パターンを設け、前記第１の通電期間Ｔ１，第２の通電期間Ｔ２，第３の通電期間Ｔ３に関してＴ１＞Ｔ２≧Ｔ２≧０の関係にして、同期モータの起動時に、モータ出力トルクを大きくできる通電パターンで転流する。
【００１７】
本発明の同期モータの制御装置は、モータ端子電圧と基準電圧を比較して回転子位置検出信号を作成する位置検出回路を備え、前記第３の通電期間Ｔ３において回転子位置情報を検出する。
【００１８】
本発明の同期モータの制御装置は、前記第２の転流あるいは前記第３の転流から、前記第３の通電期間Ｔ３における前記回転子位置検出までの時間をカウントするタイマと、前記位置検出から次回転流までの時間をカウントするタイマを備えている。
【００１９】
本発明の同期モータの起動方法は、前記第２の転流あるいは前記第３の転流から、前記第３の通電期間Ｔ３における前記回転子位置検出までの時間を計測し、その時間に基づいて次回転流までの時間を決定する。
【００２０】
本発明の同期モータの制御装置は、前記第３の通電期間においてインバータ出力電圧を徐々に高める機能を備えている。
【００２１】
本発明の同期モータの起動方法は、前記第３の通電期間以降において、所定の回転速度以上になるまで、インバータ出力電圧を増加する。
【００２２】
本発明の同期モータの起動方法は、あらかじめインバータ出力電圧を設定することで、起動時の負荷トルクの大きさに応じてモータ電流を調整する。
【００２３】
本発明の同期モータの起動方法は、モータの角加速度を基に回転速度と回転子位置を推定し、各通電期間内においてインバータ出力電圧を制御する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のブラシレス直流モータの制御装置と該制御装置によって駆動されるブラシレス直流モータを使用した機器の実施形態を、図１〜図１１を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本発明によるブラシレス直流モータ制御装置の一実施形態を示すブロック図である。このブラシレス直流モータ制御装置は、直流電源１の電圧を任意のパルス幅の交流電圧に変換して同期モータ３の固定子巻線に供給して該同期モータ３を回転させるインバータ回路２と、速度指令信号に応じて前記同期モータ３の制御処理を行う制御回路（ワンチップマイコンまたはハイブリットＩＣ）４と、この制御回路４に従ってインバータ回路２を駆動するドライバ５と、同期モータ３の固定子巻線の各相の端子電圧、すなわち逆起電力と基準電圧作成回路６で作られた基準電圧とを比較して得られた情報に基づいて同期モータ３の回転子の磁極位置情報を検出する回転子情報検出部７とを備えている。
【００２６】
本実施例では、基準電圧作成回路６で、直流電圧の１／２の電圧値を基準電圧として作成し、回転子情報検出部７には、基準電圧とモータ端子電圧値を比較して回転子情報を検出する。本実施例では、基準電圧を直流電圧の１／２電圧値としたが、基準電圧はモータ端子電圧から作られる仮想的な中性点電圧等でもよい。
【００２７】
制御回路４は、同期モータ３の停止状態から起動を行うための始動処理部８と、始動処理部８の出力信号８ａと回転子情報検出部７の出力である回転子情報信号７ａの情報とから通電相を決定する通電相設定部９と、通電相信号９ａと切替部１１の出力信号１１ａとからドライブ信号１０ａを作成するドライブ信号作成部１０と、始動処理部８から出力されるインバータ出力電圧情報８ｂと速度制御部１２からのインバータ出力電圧情報１２ａとを通電相設定部９からの現在回転速度９ｂにより切替える切替部１１と、指令速度と現在回転速度９ｂからインバータ出力電圧情報１２ａを作成する速度制御部１２とを備えている。
【００２８】
始動処理部８は、起動指令に従って通電する相に関わる信号８ａを通電相設定部９へ出力すると同時に、インバータ出力電圧情報８ｂを切替部１１へ出力する。
【００２９】
通電相設定部９は、上記通電する相に関わる信号８ａから取り出した通電相情報と、回転子情報検出部７からの回転子情報信号７ａとを基に、通電相信号９ａを出力すると共に、現在回転速度９ｂを出力する。
【００３０】
ドライブ信号作成部１０は、通電相信号９ａとインバータ出力電圧情報１１ａからドライブ信号１０ａを作成し出力する。
【００３１】
速度制御部１２は、速度指令と現在回転速度９ｂとが一致するように調整したインバータ出力電圧情報１２ａを出力する。
【００３２】
切替部１１は、通電相設定部９からの現在回転速度９ｂを基に、始動処理部８からのインバータ出力電圧情報８ｂを出力するか、速度制御部１２のインバータ出力電圧情報１２ａを出力するかを判断し、切替える。
【００３３】
また、本実施例の駆動方法は、１２０゜通電駆動である。
【００３４】
以下それぞれの動作を詳しく説明する。
【００３５】
図２に、本実施例のブラシレス直流モータの誘起電圧と回転子角度の関係と一般的な１２０゜通電で駆動する場合の通電モードとを模式的に表す。図２に示すように、１２０゜通電駆動は、６０゜電気角毎に６つの通電モードを切替える。各通電モードに対する回転子角度を図３に示す。
【００３６】
図４は、上記始動処理部８から出力される通電相信号８ａとインバータ出力電圧情報８ｂの一例である。以下、図４を用いて通電相信号８ａが示す通電パターンとインバータ出力電圧とを順に説明する。
【００３７】
本実施例の通電パターンは、第１の通電期間Ｔ１では２相通電して回転子位置をほぼ固定した後、第２の通電期間Ｔ２を経て、第３の通電期間Ｔ３へ転流し、その時間の長さ関係は、Ｔ１＞Ｔ３≧Ｔ２≧０である。ここで、通電期間Ｔ３以降の通電幅を表す点線は、回転子情報信号７ａに基づいて決定する。また、本実施例では、通電期間Ｔ１は２相通電であるが、通電期間Ｔ１で３相通電を行い、回転子位置を任意の位置にほぼ固定し、その回転子位置に応じた転流をしてもよい。
【００３８】
図５は、通電する相を切替えることなく２相通電を続けたとき、各通電モードにおいてほぼ固定される回転子位置を示す表である。
【００３９】
図４に示すように、通電期間Ｔ１で上アームのＵ相（Ｕ＋と略す）と下アームのＶ相（Ｖ−と略す）に通電すると、回転子の固定位置は、図５から５／６πである。この回転子位置でモータ出力トルクを大きく得る通電モードは、図３から、Ｕ＋，Ｗ−（下アームのＷ相）モード、もしくはＶ＋（上アームのＶ相），Ｗ−モードである。ここで、Ｕ＋，Ｗ−モードにおける回転子位置が終端にあたるため、このモードを省略してＴ＝０とし、直接Ｖ＋，Ｗ−モードへの通電でも良いが、モータ電流が連続しないため、本実施例では、図４に示すように、Ｕ＋，Ｗ−モードをＴ２の期間だけ通電し、通電期間Ｔ３でＶ＋，Ｗ−モードへ転流する通電パターンとした。
【００４０】
従来技術の通電パターンでは、Ｔ１の期間で、回転子位置固定後に、連続した通電モード転流すると共に、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３となるように、その転流間隔を徐々に短くしていく。一方、実施例では、図４の通電パターンに示すようにＴ２の短期間だけ通電した後、Ｔ３の通電モードへ転流する点が異なる。また、実施例では、図４の通電パターンでＴ２＝０でもかまわない。
【００４１】
上記した通電パターンで転流することで、回転子位置決め後の転流からモータ特性を有効に活用して起動時のモータ出力トルクを大きくでき、モータ回転速度が迅速に立上がるので、逆起電圧を利用した回転子情報の検出が早い時点でできる。回転子情報を検出した後は、これを基に通電モードを切替えていく。
【００４２】
なお、本実施例では、図４のＴ３以降の通電間隔は、ノイズ等の外乱を考慮して、回転子情報信号７ａに従わないで、Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５のように回転子位置とは無関係に通電してもよい。
【００４３】
図４に示すように、インバータ出力電圧は、第１の通電期間Ｔ１では回転子位置を固定するために必要な値であって、第３の通電期間Ｔ３以降において徐々に上昇する。このように本実施例では１つの通電期間内でインバータ出力電圧変化する。本実施例では、第１の通電期間Ｔ１における電圧は一定としたが、回転子位置を固定できれば電圧は変化してもよい。また、本実施例では、インバータ出力電圧は、第３の通電期間Ｔ３以降に徐々に上昇するが、第２の通電期間Ｔ２以降で徐々に上昇してもよい。
【００４４】
回転子位置を固定後、転流してモータが回転を始めると、逆起電圧が発生する。逆起電圧の大きさは、回転速度と回転子位置によって変化するため、インバータ出力電圧を一定にしてモータを起動すると逆起電圧の増加に伴い、モータ電流が減少してモータ出力トルクも減少する。本実施例では、このようなモータの回転に伴うモータ電流の減少を防ぐために、第２の通電期間Ｔ２以降にインバータ出力電圧を徐々に上昇する。
【００４５】
インバータ出力電圧は、モータの逆起電圧定数とトルク定数と、第１の通電期間Ｔ１から第２の通電期間Ｔ２へ転流する際のモータ電流値を基にして、起動すべき最大負荷トルクの時に、第２あるいは第３の通電期間への転流によりモータが回転を始めてもモータ電流がほぼ一定になるように上昇させて、モータ出力トルクがほぼ一定になるようにした。詳細を以下に説明する。
【００４６】
機械的過渡現象を含めたモータの動作は、モータ出力トルクτｍと負荷トルクτＬと全慣性モーメントＪ，モータ回転速度ωｍを用いて（１）式で示す運動方程式で表わせる。
【００４７】
τｍ−τＬ＝Ｊ（ｄωｍ／ｄｔ） …（１）
前記第１の通電期間Ｔ１における第２の通電期間Ｔ２への転流によるモータ出力トルクは、通電期間Ｔ１から通電期間Ｔ２への転流によるモータ電流が通電期間Ｔ２への転流直前のモータ電流とほぼ一致することから、その電流値とモータのトルク定数から算出できる。従って、通電期間Ｔ１から通電期間Ｔ２への転流における角加速度ｄωｍ／ｄｔが算出できる。また、角加速度ｄωｍ／ｄｔが一定であれば、時間変化に対する回転速度と回転子位置が算出できる。
【００４８】
本実施例では、τＬを起動したい最大負荷トルクとして、通電期間Ｔ１から通電期間Ｔ２への転流における角加速度ｄωｍ／ｄｔを算出し、時間変化に対する回転速度と回転子角度から各相に発生する逆起電圧を算出して、１２０゜通電における２相間の逆起電圧に相当する電圧を通電期間Ｔ１の終端にあたるインバータ出力電圧に加算して図４に示したインバータ出力電圧を設定した。つまり、図４に示す本実施例のインバータ出力電圧は、上記の起動したい最大負荷トルクでモータ起動した場合に、モータ電流及びモータ出力トルクをほぼ一定に保ちながら、起動できるように設定してある。
【００４９】
ここで、図６は、通電パターンとインバータ出力電圧に関する他の実施例であって、Ｔ１の通電期間の後、すぐにＶ＋，Ｗ−モードへ移るため、図４のＴ２に相当する通電期間（Ｕ＋，Ｗ−モード）をゼロとしたものであり、上記と同様に起動したい最大負荷トルクでモータ起動した場合に、モータ電流及びモータ出力トルクをほぼ一定に保ちながら、起動できるように設定してある。
【００５０】
つぎに通電相設定部９の動作を述べる。通電設定部９は、モータ起動時に始動処理部８からの通電相情報８ａに応じて図３の通電期間Ｔ１の通電モードを実現する通電相信号９ａを出力する。その後同様に、通電期間Ｔ２の通電モード，通電期間Ｔ３の通電モードを実現する通電相信号９ａを出力する。その際、通電期間Ｔ３の通電中に回転子情報検出部７で得られた回転子情報信号７ａを基に、回転子位置を検出し、１／６πに相当する遅延時間経過後に、通電期間Ｔ４の通電モードへ転流するための通電相信号９ａを出力する。その後は、前記同様回転子情報検出部７で得られた回転子情報信号７ａを基に、次々と転流動作を繰り返すための通電相信号９ａを出力する。また、回転子情報検出部７の出力信号７ａもしくは通電相信号９ａの変化する時間を基に、現在回転子速度を演算して信号
９ｂを出力する。
【００５１】
図７に、本実施例の回転子情報検出部における回転子位置検出と通電モードの関係を模式的に示す。本実施例の回転子情報検出部９で検出する回転子位置は、図７に示すように端子電圧と基準電圧を比較して回転子の位置を検出するので、次の通電モードへ転流する１／６π手前に相当する。そのため、図７に示すタイミングで通電モードの切替わるためには、１／６πに相当する遅延時間を設定する必要がある。本実施例では、通電期間Ｔ３の通電期間中に回転子位置を検出した後、通電期間Ｔ４に移行するまでの遅延時間を次のようにして設定した。
【００５２】
本実施例では、通電期間Ｔ１で回転子位置を固定した後、転流し、通電期間Ｔ３で位置検出したときの回転子位置が決まるため、固定した回転子位置から位置検出した点までの変位量も決まる。そこで、前述の変位量とＴ２の通電モードの開始から通電期間Ｔ３内で回転子位置を検出した時間を基に、角加速度を求め、その角加速度を用いて次回転流までの変位量（ここでは１／６π）に相当する時間を求め、回転子位置検出から次回転流までの遅延時間とした。本実施例では、図７に示すような通電モードのタイミングにするために、１／６πに相当する遅延時間を設定したが、モータの特性に合わせて次回転流までの変位量（遅延時間）を設定することが望ましい。
【００５３】
図８は、切替部１１のフローチャートである。切替部１１は、起動時の現在回転速度９ｂが、予め設定した所定回転速度に達するまで、始動処理部８から出力されるインバータ出力電圧情報８ｂを出力信号１１ａとして出力し、前記所定回転速度以上に達したら、現在回転速度９ｂが速度指令と一致するように調整された、速度制御部１２からのインバータ出力電圧情報１２ａへと出力信号１１ａを切替えて出力する。これは、予め設定した所定の速度に達するまで、始動処理部８から出力されるインバータ出力電圧情報８ｂを出力信号１１ａとして出力し、通電期間内のインバータ出力電圧を増加させて、回転子の回転速度を迅速に高め、起動時の回転子の運動エネルギーを迅速に高めて、起動時の負荷変動や負荷トルク急変への耐力を向上する。
【００５４】
図９は、本実施例の起動時の動作波形である。図９は、起動したい最大負荷トルクの条件下で、図４の通電パターンを用いて起動した時の結果である。各波形は、上から順にモータのＶ相端子電圧波形と直流電流とを示す。
【００５５】
図９に示すように、通電期間Ｔ３において、電流が減少することなくモータ起動できる。また、図１０は、本実施例の起動時の動作波形で、図９と同じ通電パターンとインバータ出力電圧を設定し、負荷トルクが前述の起動したい最大起動負荷トルクよりも小さい場合である。前述した図９と同じ通電パターンとインバータ出力電圧を用いて、起動したい最大負荷トルクよりも小さい負荷トルク条件で起動すると、図９の時より回転速度が大きくなるため、逆起電圧が大きくなり、モータ電流が減少する。しかし、前述の図９よりも回転速度が大きくなるということは、モータが起動できることを意味する。このことから、本発明のモータ起動法を用いると、起動したい最大負荷トルク以下では、確実に起動ができると同時に、起動時の負荷トルクの大きさに応じてモータ電流を抑制できる。その際、回転子位置情報を基に、回転子位置に応じて、転流していくため、モータ出力トルクの変動も低減でき、併せてモータ出力トルクの変動によって生じるモータを収めた筐体の振動も低減できる。
【００５６】
また、図１１は、本実施例による起動時の動作波形で、前述した図９と同じ通電パターンおよびインバータ出力電圧で、負荷トルクを前述の起動したい最大起動負荷トルクの１.５倍に設定した場合である。前述した図９と同じ通電パターンとインバータ出力電圧を用いて、起動したい最大負荷トルクよりも大きい負荷トルク条件で起動した場合、図９の時よりも回転速度が小さくなるため、逆起電圧が小さくなり、モータ電流が増加する。このモータ電流増加によって、モータ出力トルクが増加するため、モータ起動が可能になる。
【００５７】
本発明の起動方法を用いると、起動したい最大負荷トルクと実際の負荷トルクが一致した場合は、位置決め時のモータ電流をほぼ保ったままモータが起動する。また、負荷トルクが小さい場合には、想定した角加速度よりも加速度が大きくなるため、逆起電圧が想定よりも大きくなることで、モータ電流を抑制しながら、モータ起動を行うことができる。この時、逆起電圧が大きくなるため、回転子情報検出がより安定する方向へと働く。さらに、起動時の負荷トルクが起動したい最大負荷トルクよりも大きい場合には、想定した角加速度よりも加速度が小さいため、逆起電圧が小さくなることで、モータ電流が増加し、その結果、モータ出力トルクも増加するため、インバータモジュールの許容電流値内であれば、起動時のモータ出力トルク範囲の拡大が可能である。
【００５８】
従って、本実施例によれば逆起電圧の増加によるトルク不足を防ぎ必要なモータ出力トルクを確保すると共に、負荷トルクの大きさに応じて、モータ電流の大きさが決定されるので、確実でかつ高効率なモータ起動が実現できる。本実施例では、１２０゜通電駆動としたが、通電相を切替えて駆動するモータ制御法であれば、広角通電駆動法（１２０゜よりも広い通電幅を持つ駆動法）でも同様の効果がある。
【００５９】
本発明の同期モータの起動方法を用いたモータ制御装置を圧縮機の駆動源に適用すると、モータ起動が確実であることに加え、負荷トルクに応じてモータ電流が抑制されるので高い効率でモータの起動ができる。また、起動時のモータ出力トルクの脈動を低減できるため、起動時の振動が少ない良質な空調機を実現できる。さらに、ヒートポンプ式の空調機は、圧縮機の回転速度によって冷暖房出力が変化するため、本発明の起動方法を用いたモータ制御装置を圧縮機の駆動源に使用すると、回転子位置に応じた制御を起動時から実現し、モータ特性を充分に活用し回転速度を迅速に立上げることができ、高性能な空調機を実現できる。
【００６０】
同様に、本発明の同期モータの起動方法を用いたモータ制御装置を冷蔵庫用の圧縮機の駆動源に使用すると、モータ起動が確実であることに加え、負荷トルクに応じてモータ電流が抑制されるので高い効率でモータ起動ができる。また、起動時のモータ出力トルクの脈動を低減できるため、起動時の振動が少ない冷蔵庫を実現できる。さらに、立上がりの早い高性能な冷蔵庫を実現できる。
【００６１】
また、本発明の同期モータの起動方法を用いたモータ制御装置を洗濯機の駆動源に使用すると、センサレス駆動でも高負荷からのモータ起動が確実になることに加え、負荷トルクに応じてモータ電流が抑制されるので高い効率のモータ起動が実現できる。そのため、現在センサ付きモータを駆動源としている洗濯機においてもセンサレス駆動を実現できる。さらに、脱水時等に立上がりの早い高性能な洗濯機を実現できる。
【００６２】
また、本発明の同期モータの起動方法を用いたモータ制御装置を掃除機の駆動源として使用すると、モータ起動が確実であることに加え、モータ起動開始から迅速にセンサレス駆動へ切替えることができるため、立上がりの早い掃除機を実現できる。
【００６３】
本発明のモータ起動方法を用いたモータ制御装置を駆動源とすると、センサレス駆動において、起動時に高効率，低振動，高速立上がりを実現する機器を実現できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、起動時の負荷トルクが不明な場合でも確実かつ迅速にモータ起動を実現できる。また、起動時の負荷トルクに合わせてモータ電流を抑制できるため、高効率なモータ起動を実現できる。また、モータ回転時に発生する逆起電圧によるモータ電流の減少を防ぐことで、起動時の出力トルク不足を回避できる。また、起動直後から回転子位置に応じた転流が実現できるため、低い振動でモータを起動できる。また、起動直後から回転子位置に応じた転流が実現できるため、モータ特性を活用して迅速に立上がるモータ起動を実現できる。本発明のモータ起動方法を用いたモータ制御装置を動力源にして、高品質な空調機，冷蔵庫，洗濯機，掃除機などを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブラシレス直流モータ制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本実施例で用いたブラシレス直流モータの回転子角度に対する磁束の角度微分値と１２０゜通電における通電モードの一例を示す模式図である。
【図３】本実施例で用いたブラシレス直流モータの１２０゜通電における回転子角度と通電モードを示す図である。
【図４】本発明による通電パターンとインバータ出力電圧の一例を示す図である。
【図５】本実施例で用いたブラシレス直流モータの通電モードと回転子固定位置を示す図である。
【図６】本発明による通電パターンとインバータ出力電圧の一例を示す図である。
【図７】通電モードと基準電圧と端子電圧の関係を示す図である。
【図８】図１に示した本発明によるブラシレス直流モータ制御装置における切替部が実施するフローチャートである。
【図９】本発明による起動時のブラシレス直流モータの端子電圧波形と直流電流波形を示す図である。
【図１０】本発明による起動時のブラシレス直流モータの端子電圧波形と直流電流波形を示す図である。
【図１１】本発明による起動時のブラシレス直流モータの端子電圧波形と直流電流波形を示す図である。
【符号の説明】
１…直流電源、２…インバータ回路、３…同期モータ、４…制御回路、Ｔ１…第１の通電期間、Ｔ２…第２の通電期間、Ｔ３…第３の通電期間。

Claims

直流電源と、直流電圧から複数相の固定子巻線に通電する出力手段を備え、通電相を切替えて同期モータを駆動するインバータ装置による同期モータの起動方法において、
起動時に連続する第１の通電パターンと、第２の通電パターンと、第３の通電パターンとを設け、前記第１の通電期間をＴ１，第２の通電期間をＴ２，第３の通電期間をＴ３とした場合に、Ｔ１＞Ｔ３≧Ｔ２≧０の関係であることを特徴とする同期モータの起動方法。
請求項１の同期モータの起動方法において、前記インバータ装置が、モータ端子電圧と基準電圧を比較し、回転子位置検出信号を作成する位置検出回路を備えていて、前記第１の通電期間Ｔ１で特定の相に通電して回転子位置決めし、前記第３の通電期間Ｔ３または、該第３の通電期間以降の通電期間のいずれかの期間で、前記位置検出回路からの回転子位置検出信号を検出することを特徴とする同期モータの起動方法。
請求項２の同期モータの起動方法において、
前記第２の通電期間Ｔ２への転流または第３の通電期間Ｔ３への転流開始から、前記第３の通電期間Ｔ３における前記回転子位置検出までの時間を計測し、その時間に基づいて、次回転流までの遅延時間を決定することを特徴とする同期モータの起動方法。
請求項３の同期モータの起動方法において、
前記第１の通電期間Ｔ１ではインバータ出力電圧が一定であって、前記第２の通電期間Ｔ２以降の各通電期間内において、インバータ出力電圧を変動させることを特徴とする同期モータの起動方法。
請求項４の同期モータの起動方法において、
所定の回転速度を越えるまで、前記第２の通電期間Ｔ２以降の各通電期間内における、インバータ出力電圧を増加することを特徴とする同期モータの起動方法。
請求項４の同期モータの起動方法において、
前記インバータ出力電圧を、負荷トルクが所定値より大きい場合にモータに流れる電流を増し、負荷トルクが所定値より小さい場合にはモータに流れる電流を減らす方向に制御することを特徴とする同期モータの起動方法。
請求項４の同期モータの起動方法において、
モータの角加速度を基に回転速度と回転子位置を推定し、各通電期間内において、インバータ出力電圧を制御することを特徴とする同期モータの起動方法。
直流電源と、直流電圧から複数相の固定子巻線に通電する出力手段を備え、通電相を切替えて同期モータを駆動するインバータ装置を備えた同期モータの制御装置において、
前記インバータ装置がインバータ回路と制御回路と前記インバータ回路を駆動するドライバ部と回転子情報検出部とを備えていて、前記制御回路が、始動処理部と通電相設定部と切替部と速度制御部とドライブ信号作成部とを具備し、前記始動処理部が前記通電相設定部に向けて出力する通電相信号が、前記同期モータ起動時に連続する第１の通電パターンと、第２の通電パターンと、第３の通電パターンとを含んでいて、前記第１の通電期間をＴ１，第２の通電期間をＴ２，第３の通電期間をＴ３とした場合に、Ｔ１＞Ｔ３≧Ｔ２≧０の関係であることを特徴とする同期モータの制御装置。
請求項８に記載した同期モータの制御装置によって運転制御される同期モータを駆動源とする圧縮機または送風機の何れかを使用することを特徴とする空調機。
請求項８に記載した同期モータの制御装置によって運転制御される同期モータを駆動源とする圧縮機を使用することを特徴とする冷蔵庫。
請求項８に記載した同期モータの制御装置によって運転制御される同期モータを駆動源とすることを特徴とする洗濯機。
請求項８に記載した同期モータの制御装置によって運転制御される同期モータを駆動源とすることを特徴とする掃除機。