JP3969638B2 - Brushless DC motor driving method and apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同期運転を行ってブラシレスＤＣモータを起動した後に、位置検出運転（回転子の磁極位置を検出して検出位置に基づいて制御系によって供給電圧もしくは電流を制御する運転）を行うようにしたブラシレスＤＣモータ駆動方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、同期運転を行ってブラシレスＤＣモータを起動することが特開平８−９８５８０号公報に、位置検出運転が特開平８−１９１５８９号公報に記載されているように、知られている。
【０００３】
図１は従来のブラシレスＤＣモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【０００４】
このブラシレスＤＣモータ駆動装置は、起動処理部と、位置検出運転処理部と、位置検出運転と同期運転とを切り替える切替部と、電圧位相指令を出力するインバータモード切替部と、電圧振幅指令および電圧位相指令を入力としてスイッチング信号を出力するＰＷＭ部とを有している。
【０００５】
前記位置検出運転処理部は、回転子の回転位置を示す位置信号を入力とする周期測定タイマと、周期測定タイマの出力を入力として位置信号の周期を演算する位置信号周期演算部と、位置信号周期演算部の出力を入力として速度演算を行う速度演算部と、速度演算部の出力および速度指令信号を入力として速度制御演算を行う速度制御部と、位置信号周期演算部の出力および位相量指令信号を入力としてタイマ値演算を行うタイマ値演算部と、位置信号およびタイマ値演算部からの出力を入力とする位相補正タイマとを含んでいる。
【０００６】
前記起動処理部は、レベル検出信号を入力とする電位差信号レベル判定部と、インバータモード選択信号および位置信号を入力とするモード比較部と、電位差信号レベル判定部からの出力、モード比較部からの出力、および運転信号を入力とするＶ／Ｆパターン設定部と、電位差信号レベル判定部からの出力、およびモード比較部からの出力を入力として前記切替部に切替指示信号を供給する位置検出運転切替部と、Ｖ／Ｆパターン設定部からの出力を入力とする波形タイマとを有している。
【０００７】
前記切替部は、速度制御部からの出力とＶ／Ｆパターン設定部からの出力とを選択すると同時に、位相補正タイマからの出力と波形タイマからの出力とを選択する。
【０００８】
そして、Ｖ／Ｆ比を一定値ずつ下げるために、図２の同期運転の領域に示すようにインバータ出力電圧を下げ、またはインバータ周波数を上げるようにしている。ただし、同期運転領域、位置検出運転領域の全範囲にわたって、制御ゲインを一定に保持している。
【０００９】
図３は前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置の運転開始処理を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、運転状態を”同期運転加速”に設定し、ステップＳＰ２において、キャリア割込カウンタを初期化し、ステップＳＰ３において、インバータ出力電圧を下げる量（電圧ダウン量）を初期設定し、ステップＳＰ４において、波形出力機能を設定し、ステップＳＰ５において、キャリア割込を許可し、ステップＳＰ６において、波形出力を開始し、そのまま一連の処理を終了する。
【００１０】
図４は前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置のキャリア割込処理を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、同期運転中か否かを判定し、同期運転処理中でなければ位置検出運転処理を行う。
【００１１】
逆に、同期運転中であれば、ステップＳＰ２において、キャリア割込カウンタを更新し、ステップＳＰ３において、１キャリア当たりの角度変化量を計算し、ステップＳＰ４において、出力波形の位相を計算し、ステップＳＰ５において、同期運転加速中か否かを判定する。
【００１２】
同期運転加速中であれば、ステップＳＰ６において、加速時の電圧振幅を計算し、逆に、同期運転加速中でなければ、ステップＳＰ７において、切替条件判定時の電圧振幅を計算する。
【００１３】
ステップＳＰ６の処理またはステップＳＰ７の処理が行われた後は、ステップＳＰ８において、加速が終了したか否かを判定し、加速が終了していれば、ステップＳＰ９において、運転状態を”切替条件判定”に変更する。
【００１４】
そして、加速が終了していないと判定された場合、またはステップＳＰ９の処理が行われた後は、ステップＳＰ１０において、波形出力データを設定し、そのまま一連の処理を終了する。
【００１５】
図５は同期運転中のＶ／Ｆ比設定処理を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、同期運転中か否かを判定し、同期運転処理中でなければ位置検出運転処理を行う。
【００１６】
逆に、同期運転中であれば、ステップＳＰ２において、出力波形の位相を算出し、ステップＳＰ３において、同期運転加速中か否かを判定し、同期運転加速中であれば、ステップＳＰ４において、加速時の出力電圧振幅を算出する。
【００１７】
逆に、ステップＳＰ３において同期運転加速中でないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、電圧ダウン許可の有無を判定し、電圧ダウン許可がある場合には、ステップＳＰ６において、出力電圧振幅をダウンさせる。
【００１８】
ステップＳＰ５において電圧ダウン許可がないと判定された場合、またはステップＳＰ６の処理が行われた場合には、ステップＳＰ７において、電圧値が設定範囲内における最小か否かを判定し、最小であれば、ステップＳＰ８において、停止処理を行う。
【００１９】
ステップＳＰ４の処理が行われた場合、ステップＳＰ７において電圧値が最小でないと判定された場合、またはステップＳＰ８の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。
【００２０】
図６は位置検出運転切替処理を説明するフローチャートである。
【００２１】
ステップＳＰ１において、電圧波形の位相を測定し、ステップＳＰ２において、切替条件が成立したか否かを判定し、成立していれば、ステップＳＰ３において、運転状態を“位置検出運転”に変更する。
【００２２】
ステップＳＰ２において切替条件が成立していないと判定された場合、またはステップＳＰ３の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば圧縮機低温時では機械系潤滑油の粘度が非常に高いため、冷媒の負荷挙動と違い、位置検出運転切替り後も過大な負荷状態がしばらく続く。具体的には、潤滑油が高粘度の場合、冷媒過負荷の場合、冷媒軽負荷の場合のそれぞれに対応する位置検出運転切替時のデューティー、および負荷トルクの変動の挙動を示す図１９を参照することにより分かるように、冷媒負荷の変動によっては負荷トルクの傾きが殆ど変化しないのに対して、潤滑油が高粘度の場合には、負荷トルクの傾きが大幅に変化することになる。
【００２４】
そのため潤滑油が高粘度の時、冷媒負荷が大きい時又は均圧時に対応させて調整した制御ゲインを設定すると以下の問題が発生する。
【００２５】
潤滑油が高粘度の時に合わせた制御ゲインに設定すると、均圧起動若しくはデフロスト等の軽負荷での位置検出運転切替り時に制御系のオーバーシュート（制御ゲイン過大）が発生し、最悪の場合には脱調停止に至る。
【００２６】
冷媒が高負荷の時に合わせた制御ゲインに設定すると、潤滑油が高粘度の状態での切替り時に制御系のゲインが小さい為、インバータ出力の応答が遅くなり、モータトルク＜負荷トルクとなり、モータトルク不足により最悪の場合にはモータ失速に至る。
【００２７】
【発明の目的】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、起動時の負荷状態の大小に関わらず同期運転から位置検出運転への切り替えを最適に行うことができるブラシレスＤＣモータ駆動方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のブラシレスＤＣモータ駆動方法は、同期運転を行ってブラシレスＤＣモータを起動した後、切換条件が成立したことを条件としてブラシレスＤＣモータの位置検出運転を行うブラシレスＤＣモータ駆動方法において、
ブラシレスＤＣモータ起動時の負荷状態に応じて位置検出運転時の制御ゲインを設定する方法である。
【００２９】
請求項２のブラシレスＤＣモータ駆動方法は、同期運転時の電圧または電流値を用いて位置検出運転時の制御ゲインを設定する方法である。
【００３０】
請求項３のブラシレスＤＣモータ駆動方法は、位置検出運転切替までの経過時間に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定する方法である。
【００３１】
請求項４のブラシレスＤＣモータ駆動方法は、位置検出運転切替時のデューティー値に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定する方法である。
【００３２】
請求項５のブラシレスＤＣモータ駆動方法は、設定された制御ゲインを位置検出運転切替後の所定時間だけ使用して位置検出運転を行う方法である。
【００３３】
請求項６のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、同期運転を行ってブラシレスＤＣモータを起動した後、切換条件が成立したことを条件としてブラシレスＤＣモータの位置検出運転を行うブラシレスＤＣモータ駆動装置において、
ブラシレスＤＣモータ起動時の負荷状態に応じて位置検出運転時の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段を含むものである。
【００３４】
請求項７のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、前記制御ゲイン設定手段として、同期運転時の電圧または電流値を用いて位置検出運転時の制御ゲインを設定するものを採用するものである。
【００３５】
請求項８のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、前記制御ゲイン設定手段として、位置検出運転切替までの経過時間に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定するものを採用するものである。
【００３６】
請求項９のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、前記制御ゲイン設定手段として、位置検出運転切替時のデューティー値に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定するものを採用するものである。
【００３７】
請求項１０のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、設定された制御ゲインを位置検出運転切替後の所定時間だけ使用して位置検出運転を行う制御ゲイン持続時間設定手段をさらに含むものである。
【００３８】
【作用】
請求項１のブラシレスＤＣモータ駆動方法であれば、同期運転を行ってブラシレスＤＣモータを起動した後、切換条件が成立したことを条件としてブラシレスＤＣモータの位置検出運転を行うに当たって、
ブラシレスＤＣモータ起動時の負荷状態に応じて位置検出運転時の制御ゲインを設定するのであるから、同期運転から位置検出運転への移行を、過大なオーバーシュート、トルク不足などを生じさせることなく達成することができ、ブラシレスＤＣモータを安定に制御することができる。
【００３９】
請求項２のブラシレスＤＣモータ駆動方法であれば、同期運転時の電圧または電流値を用いて位置検出運転時の制御ゲインを設定するのであるから、起動時の負荷トルクの大小に拘わらず、同期運転から位置検出運転への移行を確実に達成することができるほか、請求項１と同様の作用を達成することができる。
【００４０】
請求項３のブラシレスＤＣモータ駆動方法であれば、位置検出運転切替までの経過時間に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定するのであるから、起動負荷トルクが大きい場合でも、素早く所定の周波数に近づけることが可能となり、失速などの異常停止を回避することができるほか、請求項１と同様の作用を達成することができる。
【００４１】
請求項４のブラシレスＤＣモータ駆動方法であれば、位置検出運転切替時のデューティー値に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定するのであるから、ブラシレスＤＣモータおよび負荷トルクの特性を考慮した制御ゲイン設定が可能となり、あらゆる状態において安定したモータトルクの制御を行うことができるほか、請求項１と同様の作用を達成することができる。
【００４２】
請求項５のブラシレスＤＣモータ駆動方法であれば、設定された制御ゲインを位置検出運転切替後の所定時間だけ使用して位置検出運転を行うのであるから、起動時のみの過負荷状態に対応することができるほか、請求項１から請求項４の何れかと同様の作用を達成することができる。
【００４３】
請求項６のブラシレスＤＣモータ駆動装置であれば、同期運転を行ってブラシレスＤＣモータを起動した後、切換条件が成立したことを条件としてブラシレスＤＣモータの位置検出運転を行うに当たって、
制御ゲイン設定手段によって、ブラシレスＤＣモータ起動時の負荷状態に応じて位置検出運転時の制御ゲインを設定することができる。
【００４４】
したがって、同期運転から位置検出運転への移行を、過大なオーバーシュート、トルク不足などを生じさせることなく達成することができ、ブラシレスＤＣモータを安定に制御することができる。
【００４５】
請求項７のブラシレスＤＣモータ駆動装置であれば、前記制御ゲイン設定手段として、同期運転時の電圧または電流値を用いて位置検出運転時の制御ゲインを設定するものを採用するのであるから、起動時の負荷トルクの大小に拘わらず、同期運転から位置検出運転への移行を確実に達成することができるほか、請求項６と同様の作用を達成することができる。
【００４６】
請求項８のブラシレスＤＣモータ駆動装置であれば、前記制御ゲイン設定手段として、位置検出運転切替までの経過時間に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定するものを採用するのであるから、起動負荷トルクが大きい場合でも、素早く所定の周波数に近づけることが可能となり、失速などの異常停止を回避することができるほか、請求項６と同様の作用を達成することができる。
【００４７】
請求項９のブラシレスＤＣモータ駆動装置であれば、前記制御ゲイン設定手段として、位置検出運転切替時のデューティー値に応答して位置検出運転時の制御ゲインを設定するものを採用するのであるから、ブラシレスＤＣモータおよび負荷トルクの特性を考慮した制御ゲイン設定が可能となり、あらゆる状態において安定したモータトルクの制御を行うことができるほか、請求項６と同様の作用を達成することができる。
【００４８】
請求項１０のブラシレスＤＣモータ駆動装置であれば、設定された制御ゲインを位置検出運転切替後の所定時間だけ使用して位置検出運転を行う制御ゲイン持続時間設定手段をさらに含むのであるから、起動時のみの過負荷状態に対応することができるほか、請求項６から請求項９の何れかと同様の作用を達成することができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のブラシレスＤＣモータ駆動方法およびその装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００５０】
図７はこの発明のブラシレスＤＣモータ駆動方法が適用されるブラシレスＤＣモータ駆動装置の一実施態様の要部の構成を示すブロック図である。なお、インバータによってブラシレスＤＣモータに交流電圧又は交流電流を供給することは従来公知であるから、図示を省略する。
【００５１】
この装置は、起動処理部１と、位置検出運転処理部２と、位置検出運転と同期運転とを切り替える切替部３と、電圧位相指令を出力するインバータモード切替部４と、電圧振幅指令および電圧位相指令を入力としてインバータに対するスイッチング信号を出力するＰＷＭ部５とを有している。
【００５２】
前記位置検出運転処理部２は、回転子の回転位置を示す位置信号を入力とする周期測定タイマ２１と、周期測定タイマ２１の出力を入力として位置信号の周期を演算する位置信号周期演算部２２と、位置信号周期演算部２２の出力を入力として速度演算を行う速度演算部２３と、速度演算部２３の出力および速度指令信号を入力として速度制御演算を行う速度制御部２４と、位置信号周期演算部２２の出力および位相量指令信号を入力としてタイマ値演算を行うタイマ値演算部２５と、位置信号およびタイマ値演算部２５からの出力を入力とする位相補正タイマ２６と、速度制御部２４における制御ゲインを設定するゲイン設定部２７とを含んでいる。なお、ゲイン設定部２７には、後述のＶ／Ｆパターン設定部１４の出力および電流もしくは電圧の検出値が供給されている。
【００５３】
前記起動処理部１は、レベル検出信号を入力とする電位差信号レベル判定部１１と、インバータモード選択信号および位置信号を入力とするモード比較部１２と、電位差信号レベル判定部１１からの出力、モード比較部１２からの出力、および運転信号を入力とするＶ／Ｆパターン設定部１４と、電位差信号レベル判定部１１からの出力、およびモード比較部１２からの出力を入力として前記切替部３に切替指示信号を供給する位置検出運転切替部１５と、Ｖ／Ｆパターン設定部１４からの出力を入力とする波形タイマ１６とを有している。
【００５４】
前記切替部３は、速度制御部２４からの出力とＶ／Ｆパターン設定部１４からの出力とを選択すると同時に、位相補正タイマ２６からの出力と波形タイマ１６からの出力とを選択する。
【００５５】
そして、Ｖ／Ｆ比を一定値ずつ下げるために、インバータ出力電圧を下げ、またはインバータ周波数を上げるようにしている。
【００５６】
上記のブラシレスＤＣモータ駆動装置の殆どの作用は図１のブラシレスＤＣモータ駆動装置の作用と同様であるから、異なる点についてのみ説明し、同様の部分は説明を省略する。
【００５７】
このブラシレスＤＣモータ駆動装置においては、ゲイン設定部２７によって速度制御部２４の制御ゲインを設定することができる。具体的には、図８に示すように、制御ゲイン（制御定数）の最大値、最小値がそれぞれＧｍａｘ、Ｇｍｉｎで与えられ、同期運転加速終了時のインバータ出力電圧がＶ０で与えられ、切替条件が成立する電圧幅を規定する下限側のインバータ出力電圧がＶｓで与えられた場合には、ゲイン設定部２７において、Ｋｓ＝（Ｖｓ／Ｖ０）＊（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）＋Ｇｍｉｎの演算を行って制御ゲインＫｓを設定する。
【００５８】
したがって、負荷が大きい時には、制御ゲインＫｓを大きくして素早くモータトルクを増大させることができ、逆に、負荷が小さい時には、制御ゲインＫｓを小さくしてオーバーシュート成分を減少させることができる。この結果、起動時の負荷トルクの大小に拘わらず、同期運転から位置検出運転への移行を確実に行うことができる。
【００５９】
また、図９に示すように、インバータ出力電流Ａがさらに与えられ、このインバータ出力電流の最大値がＩｓで与えられた場合には、ゲイン設定部２７において、Ｋｓ＝Ａ＊Ｇｍａｘ＊Ｉｓ＋Ｇｍｉｎの演算を行って制御ゲインＫｓを設定する。
【００６０】
この場合にも、負荷が大きい時には、制御ゲインＫｓを大きくして素早くモータトルクを増大させることができ、逆に、負荷が小さい時には、制御ゲインＫｓを小さくしてオーバーシュート成分を減少させることができる。この結果、起動時の負荷トルクの大小に拘わらず、同期運転から位置検出運転への移行を確実に行うことができる。
【００６１】
図１０はこの発明のブラシレスＤＣモータ駆動方法が適用されるブラシレスＤＣモータ駆動装置の他の実施態様の要部の構成を示すブロック図である。
【００６２】
このブラシレスＤＣモータ駆動装置が図７のブラシレスＤＣモータ駆動装置と異なる点は、ゲイン設定部２７に代えて、位置検出運転切替部１５からの出力を入力として、位置検出運転切替までの経過時間に応じて制御ゲインを設定するゲイン設定部２７ａを採用した点のみである。
【００６３】
図１２は制御ゲイン設定処理を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、同期運転中か否かを判定し、同期運転処理中でなければ位置検出運転処理を行う。
【００６４】
逆に、同期運転中であれば、ステップＳＰ２において、出力波形の位相を算出し、ステップＳＰ３において、同期運転加速中か否かを判定し、同期運転加速中であれば、ステップＳＰ４において、加速時の出力電圧振幅を算出する。
【００６５】
逆に、ステップＳＰ３において同期運転加速中でないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、電圧ダウン許可の有無を判定し、電圧ダウン許可がある場合には、ステップＳＰ６において、出力電圧振幅をダウンさせる。
【００６６】
ステップＳＰ５において電圧ダウン許可がないと判定された場合、またはステップＳＰ６の処理が行われた場合には、ステップＳＰ７において、一定時間が経過したか否かを判定し、一定時間が経過した場合には、ステップＳＰ８において、制御ゲインの設定処理を行う。
【００６７】
ステップＳＰ７において一定時間が経過していないと判定された場合、またはステップＳＰ８の処理が行われた場合には、ステップＳＰ９において、電圧値が設定範囲内における最小か否かを判定し、最小であれば、ステップＳＰ１０において、停止処理を行う。
【００６８】
ステップＳＰ４の処理が行われた場合、ステップＳＰ９において電圧値が最小でないと判定された場合、またはステップＳＰ１０の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。
【００６９】
したがって、図１１に示すように、一定時間が経過する毎に制御ゲインを変化させることができる。
【００７０】
この結果、負荷が大きい時には位置検出運転切替までが速くなり、素早くモータトルクを増大させ、より速く安定させることができる。
【００７１】
したがって、起動負荷トルクが大きい時でも、素早く所定の周波数に近づけることが可能となり、失速などの異常停止を避けることができる。
【００７２】
図１４は制御ゲインの設定処理の他の例を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、同期運転中か否かを判定し、同期運転処理中でなければ位置検出運転処理を行う。
【００７３】
逆に、同期運転中であれば、ステップＳＰ２において、出力波形の位相を算出し、ステップＳＰ３において、同期運転加速中か否かを判定し、同期運転加速中であれば、ステップＳＰ４において、加速時の出力電圧振幅を算出する。
【００７４】
逆に、ステップＳＰ３において同期運転加速中でないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、電圧ダウン許可の有無を判定し、電圧ダウン許可がある場合には、ステップＳＰ６において、出力電圧振幅をダウンさせる。
【００７５】
ステップＳＰ５において電圧ダウン許可がないと判定された場合、またはステップＳＰ６の処理が行われた場合には、ステップＳＰ７において、制御ゲインの演算、設定処理を行い、ステップＳＰ８において、電圧値が設定範囲内における最小か否かを判定し、最小であれば、ステップＳＰ９において、停止処理を行う。
【００７６】
ステップＳＰ４の処理が行われた場合、ステップＳＰ８において電圧値が最小でないと判定された場合、またはステップＳＰ９の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。
【００７７】
なお、制御ゲインＫｓの演算は、例えば、Ｋｓ＝Ａ＊（Ｄｕｔｙ−Ｄｍｉｎ）＋Ｂの演算により達成できる。ここで、Ａは（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）／（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）、ＢはＧｍｉｎである。また、Ｄｕｔｙはデューティー値、Ｄｍａｘ、Ｄｍｉｎは、デューティー値の最大値、最小値である。
【００７８】
したがって、図１３に示すように、デューティー値の最大値、最小値と制御ゲインの最大値、最小値とを決めておくことにより関数化を達成でき、任意の制御ゲイン特性に設定することができる。
【００７９】
この結果、ブラシレスＤＣモータ及び負荷トルクの特性を考慮した制御ゲイン設定が可能となる為、あらゆる状態においても安定したモータトルクの制御を行うことができる。
【００８０】
図１６はゲインテーブルを用いる制御ゲイン設定処理を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、同期運転中か否かを判定し、同期運転処理中でなければ位置検出運転処理を行う。
【００８１】
逆に、同期運転中であれば、ステップＳＰ２において、出力波形の位相を算出し、ステップＳＰ３において、同期運転加速中か否かを判定し、同期運転加速中であれば、ステップＳＰ４において、加速時の出力電圧振幅を算出する。
【００８２】
逆に、ステップＳＰ３において同期運転加速中でないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、電圧ダウン許可の有無を判定し、電圧ダウン許可がある場合には、ステップＳＰ６において、出力電圧振幅をダウンさせる。
【００８３】
ステップＳＰ５において電圧ダウン許可がないと判定された場合、またはステップＳＰ６の処理が行われた場合には、ステップＳＰ７において、ゲインテーブルを参照して制御ゲインの設定処理を行い、ステップＳＰ８において、電圧値が設定範囲内における最小か否かを判定し、最小であれば、ステップＳＰ９において、停止処理を行う。
【００８４】
ステップＳＰ４の処理が行われた場合、ステップＳＰ８において電圧値が最小でないと判定された場合、またはステップＳＰ９の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。
【００８５】
なお、ゲインテーブルとしては、例えば、表１に示すように、Ｄｕｔｙ［％］に対応させて速度制御のＰ項（比例制御項）、速度制御のＩ項（積分制御項）、効率制御のＰ項（比例制御項）などが予め設定されたものが例示できる。そして、ゲインテーブルに格納される数値は、演算により算出されてもよいが、経験的に定められてもよい。
【００８６】
【表１】
したがって、図１５に示すように、ゲインテーブルを参照することによって、任意の制御ゲイン特性に設定することができる。
【００８８】
図１８は所定時間の位置検出運転後に制御ゲインを戻す処理を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ１において、位置検出運転中か否かを判定し、位置検出運転中であれば、ステップＳＰ２において、位置検出運転切替から所定時間Ｔ１を経過したか否かを判定し、位置検出運転切替から所定時間Ｔ１を経過していれば、ステップＳＰ３において、起動ゲイン（位置検出運転切り替わり当初の制御ゲイン）が最適ゲイン（通常運転時に最適な制御ゲイン）よりも大きいか否かを判定する。
【００８９】
ステップＳＰ３において起動ゲインが最適ゲインよりも大きいと判定された場合には、ステップＳＰ４において、制御ゲインを所定量だけ減少される処理を行う。
【００９０】
逆に、ステップＳＰ３において起動ゲインが最適ゲインよりも大きくないと判定された場合には、ステップＳＰ５において、起動ゲインが最適ゲインよりも小さいか否かを判定し、起動ゲインが最適ゲインよりも小さいと判定された場合には、ステップＳＰ６において、制御ゲインを所定量だけ増加させる処理を行う。
【００９１】
ステップＳＰ２において位置検出運転切替から所定時間Ｔ１を経過していないと判定された場合、ステップＳＰ４の処理が行われた場合、ステップＳＰ５において起動ゲインが最適ゲインよりも小さくないと判定された場合（ステップＳＰ３の判定をも考慮して、起動ゲインが最適ゲインと等しいと判定された場合）、ステップＳＰ６の処理が行われた場合には、ステップＳＰ７において、制御ゲインに基づいて出力電圧の演算を行い、ステップＳＰ８において、出力波形の位相の演算を行う。
【００９２】
そして、ステップＳＰ１において位置検出運転中でないと判定された場合、またはステップＳＰ８の処理が行われた場合には、そのまま元の処理に戻る。
【００９３】
したがって、図１７に示すように、位置検出運転開始当初における制御ゲインを起動時の負荷状態に応じて決定した後、所定時間が経過した後に、制御ゲインを徐々に最適ゲイン値に向けて変化させることができる。
【００９４】
例えば、ブラシレスＤＣモータによって空気調和装置用の圧縮機を駆動する場合には、油の粘度が高いことに起因して起動時に過負荷状態が生じるが、運転を継続すれば、温度上昇に伴って油が潤滑性を取り戻すので、位置検出運転切替から所定時間が経過した後に制御ゲインを従来の冷媒およびモータ特性に合った設定値に徐々に戻すことができる。
【００９５】
したがって、起動時のみの過負荷状態に対処することができる。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、同期運転から位置検出運転への移行を、過大なオーバーシュート、トルク不足などを生じさせることなく達成することができ、ブラシレスＤＣモータを安定に制御することができるという特有の効果を奏する。
【００９７】
請求項２の発明は、起動時の負荷トルクの大小に拘わらず、同期運転から位置検出運転への移行を確実に達成することができるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
【００９８】
請求項３の発明は、起動負荷トルクが大きい場合でも、素早く所定の周波数に近づけることが可能となり、失速などの異常停止を回避することができるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
【００９９】
請求項４の発明は、ブラシレスＤＣモータおよび負荷トルクの特性を考慮した制御ゲイン設定が可能となり、あらゆる状態において安定したモータトルクの制御を行うことができるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
【０１００】
請求項５の発明は、起動時のみの過負荷状態に対応することができるほか、請求項１から請求項４の何れかと同様の効果を奏する。
【０１０１】
請求項６の発明は、同期運転から位置検出運転への移行を、過大なオーバーシュート、トルク不足などを生じさせることなく達成することができ、ブラシレスＤＣモータを安定に制御することができるという特有の効果を奏する。
【０１０２】
請求項７の発明は、起動時の負荷トルクの大小に拘わらず、同期運転から位置検出運転への移行を確実に達成することができるほか、請求項６と同様の効果を奏する。
【０１０３】
請求項８の発明は、起動負荷トルクが大きい場合でも、素早く所定の周波数に近づけることが可能となり、失速などの異常停止を回避することができるほか、請求項６と同様の効果を奏する。
【０１０４】
請求項９の発明は、ブラシレスＤＣモータおよび負荷トルクの特性を考慮した制御ゲイン設定が可能となり、あらゆる状態において安定したモータトルクの制御を行うことができるほか、請求項６と同様の効果を奏する。
【０１０５】
請求項１０の発明は、起動時のみの過負荷状態に対応することができるほか、請求項６から請求項９の何れかと同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のブラシレスＤＣモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のブラシレスＤＣモータ駆動装置によるブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、インバータ出力電圧の変化の一例を示す図である。
【図３】図１のブラシレスＤＣモータ駆動装置の運転開始処理を説明するフローチャートである。
【図４】図１のブラシレスＤＣモータ駆動装置のキャリア割込処理を説明するフローチャートである。
【図５】図１のブラシレスＤＣモータ駆動装置の同期運転中のＶ／Ｆ比設定処理を説明するフローチャートである。
【図６】図１のブラシレスＤＣモータ駆動装置の位置検出運転切替処理を説明するフローチャートである。
【図７】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動方法が適用されるブラシレスＤＣモータ駆動装置の一実施態様の要部の構成を示すブロック図である。
【図８】図７のブラシレスＤＣモータ駆動装置によるブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、インバータ出力電圧の変化の一例を示す図である。
【図９】図７のブラシレスＤＣモータ駆動装置によるブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、インバータ出力電圧、インバータ出力電流の変化の一例を示す図である。
【図１０】この発明のブラシレスＤＣモータ駆動方法が適用されるブラシレスＤＣモータ駆動装置の他の実施態様の要部の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０のブラシレスＤＣモータ駆動装置によるブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、インバータ出力電圧の変化の一例を示す図である。
【図１２】経過時間に基づく制御ゲイン設定処理を説明するフローチャートである。
【図１３】ブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、デューティー値の変化の一例を示す図である。
【図１４】デューティー値に基づく制御ゲイン設定処理を説明するフローチャートである。
【図１５】ブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、インバータ出力電圧の変化の一例を示す図である。
【図１６】ゲインテーブルを参照することによる制御ゲイン設定処理を説明するフローチャートである。
【図１７】ブラシレスＤＣモータ起動時の制御ゲイン、インバータ出力周波数、インバータ出力電圧の変化の他の例を示す図であり、一定時間経過後に最適ゲイン値に戻す処理を示している。
【図１８】一定時間経過後に最適ゲイン値に戻す処理を説明するフローチャートである。
【図１９】潤滑油高粘度時、冷媒過負荷時、冷媒軽負荷時のそれぞれに対応する位置検出運転切替時のデューティー値、および負荷トルクの経時変化を示す図である。
【符号の説明】
２７、２７ａ ゲイン設定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, after the synchronous operation is performed and the brushless DC motor is started, the position detection operation (the operation in which the magnetic pole position of the rotor is detected and the supply voltage or current is controlled by the control system based on the detection position) is performed. The present invention relates to a brushless DC motor driving method and apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, starting a brushless DC motor by performing a synchronous operation is known as disclosed in JP-A-8-98580 and a position detection operation as described in JP-A-8-191589.
[0003]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional brushless DC motor driving apparatus.
[0004]
The brushless DC motor driving device includes a startup processing unit, a position detection operation processing unit, a switching unit that switches between position detection operation and synchronous operation, an inverter mode switching unit that outputs a voltage phase command, a voltage amplitude command, and a voltage And a PWM unit that outputs a switching signal with a phase command as an input.
[0005]
The position detection operation processing unit includes a cycle measurement timer that receives a position signal indicating the rotation position of the rotor, a position signal cycle calculation unit that calculates the cycle of the position signal using the output of the cycle measurement timer, and a position signal. Speed calculation unit that performs speed calculation using the output of the cycle calculation unit as input, speed control unit that performs speed control calculation using the output and speed command signal of the speed calculation unit, and output and phase amount command of the position signal cycle calculation unit A timer value calculation unit that performs a timer value calculation using a signal as an input, and a phase correction timer that receives a position signal and an output from the timer value calculation unit are included.
[0006]
The activation processing unit includes a potential difference signal level determination unit that receives a level detection signal, a mode comparison unit that receives an inverter mode selection signal and a position signal, an output from the potential difference signal level determination unit, and a mode comparison unit. Position detection operation switching in which a switching instruction signal is supplied to the switching unit by using the output from the V / F pattern setting unit that receives the output and the operation signal, the output from the potential difference signal level determination unit, and the output from the mode comparison unit. And a waveform timer that receives the output from the V / F pattern setting unit.
[0007]
The switching unit selects an output from the speed control unit and an output from the V / F pattern setting unit, and simultaneously selects an output from the phase correction timer and an output from the waveform timer.
[0008]
In order to decrease the V / F ratio by a certain value, the inverter output voltage is decreased or the inverter frequency is increased as shown in the synchronous operation region of FIG. However, the control gain is kept constant over the entire range of the synchronous operation region and the position detection operation region.
[0009]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation start process of the brushless DC motor driving device. In step SP1, the operation state is set to "synchronous operation acceleration". In step SP2, the carrier interrupt counter is initialized. In step SP4, the waveform output function is set in step SP4, carrier interrupt is permitted in step SP5, and waveform output is started in step SP6. A series of processing is finished as it is.
[0010]
FIG. 4 is a flowchart for explaining the carrier interruption process of the brushless DC motor driving apparatus. In step SP1, it is determined whether or not the synchronous operation is being performed. If the synchronous operation process is not being performed, the position detection operation process is performed.
[0011]
On the contrary, if the operation is synchronous, the carrier interrupt counter is updated in step SP2, the amount of angle change per carrier is calculated in step SP3, the phase of the output waveform is calculated in step SP4, In SP5, it is determined whether or not the synchronous operation is being accelerated.
[0012]
If the synchronous operation is being accelerated, the voltage amplitude at the time of acceleration is calculated in step SP6. Conversely, if the synchronous operation is not being accelerated, the voltage amplitude at the time of switching condition determination is calculated in step SP7.
[0013]
After the process of step SP6 or the process of step SP7 is performed, in step SP8, it is determined whether or not the acceleration is completed. If the acceleration is completed, the operation state is changed to “switching condition determination” in step SP9. Change to "".
[0014]
If it is determined that the acceleration has not ended, or after the processing of step SP9 is performed, waveform output data is set in step SP10, and the series of processing ends.
[0015]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the V / F ratio setting process during the synchronous operation. In step SP1, it is determined whether or not the synchronous operation is being performed. If the synchronous operation process is not being performed, the position detection operation process is performed.
[0016]
On the contrary, if the operation is synchronous, the phase of the output waveform is calculated in step SP2, and it is determined whether or not the synchronous operation is being accelerated in step SP3. If the synchronous operation is being accelerated, the acceleration is executed in step SP4. Calculate the output voltage amplitude of the hour.
[0017]
Conversely, if it is determined in step SP3 that the synchronous operation is not being accelerated, it is determined in step SP5 whether or not voltage down is permitted. If there is voltage down permission, the output voltage amplitude is decreased in step SP6. Let
[0018]
If it is determined in step SP5 that there is no voltage down permission, or if the process of step SP6 is performed, it is determined in step SP7 whether or not the voltage value is the minimum within the set range. In step SP8, stop processing is performed.
[0019]
When the process of step SP4 is performed, when it is determined in step SP7 that the voltage value is not minimum, or when the process of step SP8 is performed, the process returns to the original process.
[0020]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the position detection operation switching process.
[0021]
In step SP1, the phase of the voltage waveform is measured, and in step SP2, it is determined whether or not the switching condition is satisfied. If it is satisfied, the operation state is changed to “position detection operation” in step SP3.
[0022]
If it is determined in step SP2 that the switching condition is not satisfied, or if the process of step SP3 is performed, the process returns to the original process.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, at a low temperature of the compressor, the viscosity of the mechanical lubricant is very high, so that an excessive load state continues for a while after switching the position detection operation, unlike the refrigerant load behavior. Specifically, see FIG. 19 showing the behavior of duty and load torque fluctuations when switching the position detection operation corresponding to the cases where the lubricating oil has a high viscosity, the refrigerant is overloaded, and the refrigerant is lightly loaded. As can be seen, the gradient of the load torque hardly changes depending on the change in the refrigerant load, whereas when the lubricating oil has a high viscosity, the gradient of the load torque changes greatly.
[0024]
Therefore, when the control gain adjusted according to the high viscosity of the lubricating oil, when the refrigerant load is large, or when the pressure is equalized, the following problem occurs.
[0025]
If the control gain is set to match when the lubricating oil has high viscosity, control system overshoot (excessive control gain) occurs when the position detection operation is switched at the start of pressure equalization or light load such as defrost. Will stop stepping out.
[0026]
If the control gain is set to match when the refrigerant is at a high load, the response of the inverter output becomes slow because the control system gain is small when the lubricating oil is switched to a high viscosity state, and the motor torque is less than the load torque. In the worst case, the motor stalls due to insufficient torque.
[0027]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above-described problems, and a brushless DC motor driving method capable of optimally switching from synchronous operation to position detection operation regardless of the magnitude of the load state at the time of startup and its The object is to provide a device.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The brushless DC motor drive method according to
This is a method of setting a control gain at the time of position detection operation according to the load state at the time of starting the brushless DC motor.
[0029]
The brushless DC motor driving method according to
[0030]
The brushless DC motor driving method according to claim 3 is a method of setting a control gain at the time of the position detection operation in response to the elapsed time until the position detection operation switching.
[0031]
A brushless DC motor driving method according to a fourth aspect is a method of setting a control gain during position detection operation in response to a duty value during position detection operation switching.
[0032]
The brushless DC motor driving method of
[0033]
The brushless DC motor driving device according to
Set the control gain for position detection operation according to the load state at the start of brushless DC motor Control gain setting means is included.
[0034]
The brushless DC motor driving device according to
[0035]
In the brushless DC motor driving apparatus according to an eighth aspect of the present invention, the control gain setting means that sets a control gain at the time of position detection operation in response to an elapsed time until the position detection operation switching is adopted.
[0036]
The brushless DC motor drive apparatus according to claim 9 employs, as the control gain setting means, one that sets a control gain during position detection operation in response to a duty value during position detection operation switching.
[0037]
The brushless DC motor driving apparatus according to claim 10 further includes control gain duration setting means for performing position detection operation using the set control gain for a predetermined time after switching of position detection operation.
[0038]
[Action]
In the brushless DC motor drive method according to
Since the control gain at the time of position detection operation is set according to the load state when the brushless DC motor is started, the transition from synchronous operation to position detection operation can be achieved without causing excessive overshoot, insufficient torque, etc. The brushless DC motor can be stably controlled.
[0039]
According to the brushless DC motor driving method of
[0040]
According to the brushless DC motor driving method of claim 3, since the control gain at the time of position detection operation is set in response to the elapsed time until the position detection operation switching, even if the starting load torque is large, the predetermined speed is quickly determined. In addition to being able to approach the frequency, an abnormal stop such as stall can be avoided, and the same effect as in
[0041]
According to the brushless DC motor driving method of claim 4, since the control gain at the position detection operation is set in response to the duty value at the time of the position detection operation switching, the characteristics of the brushless DC motor and the load torque are taken into consideration. The control gain can be set, the motor torque can be stably controlled in any state, and the same operation as in the first aspect can be achieved.
[0042]
According to the brushless DC motor driving method of
[0043]
In the brushless DC motor driving device according to
The control gain at the position detection operation can be set by the control gain setting means according to the load state at the time of starting the brushless DC motor.
[0044]
Therefore, the transition from the synchronous operation to the position detection operation can be achieved without causing excessive overshoot, insufficient torque, etc., and the brushless DC motor can be stably controlled.
[0045]
In the brushless DC motor driving device according to
[0046]
In the brushless DC motor driving device according to claim 8, since the control gain setting means adopts a control gain for setting the position detection operation in response to the elapsed time until the position detection operation switching. Even when the starting load torque is large, it is possible to quickly approach the predetermined frequency, and an abnormal stop such as stall can be avoided, and the same effect as in
[0047]
In the brushless DC motor driving device according to claim 9, since the control gain setting means employs a control gain for setting the position detection operation in response to the duty value at the time of the position detection operation switching. The control gain can be set in consideration of the characteristics of the brushless DC motor and the load torque, so that stable motor torque can be controlled in any state, and the same effect as in the sixth aspect can be achieved.
[0048]
The brushless DC motor driving device according to claim 10 further includes control gain duration setting means for performing position detection operation using the set control gain only for a predetermined time after switching of position detection operation. In addition to being able to cope with an overload condition only in time, the same action as in any one of
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a brushless DC motor driving method and apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0050]
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the main part of one embodiment of a brushless DC motor driving apparatus to which the brushless DC motor driving method of the present invention is applied. In addition, since supplying an alternating voltage or an alternating current to a brushless DC motor by an inverter is conventionally well-known, illustration is abbreviate | omitted.
[0051]
This device includes an
[0052]
The position detection
[0053]
The
[0054]
The switching unit 3 selects an output from the
[0055]
In order to decrease the V / F ratio by a certain value, the inverter output voltage is decreased or the inverter frequency is increased.
[0056]
Since most of the operations of the brushless DC motor driving apparatus are the same as those of the brushless DC motor driving apparatus shown in FIG. 1, only different points will be described, and description of similar parts will be omitted.
[0057]
In this brushless DC motor driving device, the
[0058]
Therefore, when the load is large, the control gain Ks can be increased to quickly increase the motor torque. Conversely, when the load is small, the control gain Ks can be decreased to reduce the overshoot component. As a result, the shift from the synchronous operation to the position detection operation can be surely performed regardless of the magnitude of the load torque at the start.
[0059]
Further, as shown in FIG. 9, when the inverter output current A is further given and the maximum value of the inverter output current is given by Is, the
[0060]
Also in this case, when the load is large, the control gain Ks can be increased to quickly increase the motor torque. Conversely, when the load is small, the control gain Ks can be decreased to reduce the overshoot component. it can. As a result, the shift from the synchronous operation to the position detection operation can be surely performed regardless of the magnitude of the load torque at the start.
[0061]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a main part of another embodiment of the brushless DC motor driving apparatus to which the brushless DC motor driving method of the present invention is applied.
[0062]
The brushless DC motor driving device is different from the brushless DC motor driving device of FIG. 7 in that the output from the position detection
[0063]
FIG. 12 is a flowchart for explaining the control gain setting process. In step SP1, it is determined whether or not the synchronous operation is being performed. If the synchronous operation process is not being performed, the position detection operation process is performed.
[0064]
On the contrary, if the operation is synchronous, the phase of the output waveform is calculated in step SP2, and it is determined whether or not the synchronous operation is being accelerated in step SP3. If the synchronous operation is being accelerated, the acceleration is executed in step SP4. Calculate the output voltage amplitude of the hour.
[0065]
Conversely, if it is determined in step SP3 that the synchronous operation is not being accelerated, it is determined in step SP5 whether or not voltage down is permitted. If there is voltage down permission, the output voltage amplitude is decreased in step SP6. Let
[0066]
If it is determined in step SP5 that there is no voltage down permission, or if the process of step SP6 is performed, it is determined in step SP7 whether or not a certain period of time has elapsed. In step SP8, a control gain setting process is performed.
[0067]
If it is determined in step SP7 that the predetermined time has not elapsed, or if the process of step SP8 is performed, it is determined in step SP9 whether or not the voltage value is the minimum within the setting range. If there is, stop processing is performed in step SP10.
[0068]
If the process of step SP4 is performed, if it is determined in step SP9 that the voltage value is not minimum, or if the process of step SP10 is performed, the process returns to the original process.
[0069]
Therefore, as shown in FIG. 11, the control gain can be changed every time a predetermined time elapses.
[0070]
As a result, when the load is large, the position detection operation switching is quickened, and the motor torque can be quickly increased and stabilized more quickly.
[0071]
Therefore, even when the starting load torque is large, it is possible to quickly approach the predetermined frequency, and an abnormal stop such as a stall can be avoided.
[0072]
FIG. 14 is a flowchart for explaining another example of the control gain setting process. In step SP1, it is determined whether or not the synchronous operation is being performed. If the synchronous operation process is not being performed, the position detection operation process is performed.
[0073]
On the contrary, if the operation is synchronous, the phase of the output waveform is calculated in step SP2, and it is determined whether or not the synchronous operation is being accelerated in step SP3. If the synchronous operation is being accelerated, the acceleration is executed in step SP4. Calculate the output voltage amplitude of the hour.
[0074]
Conversely, if it is determined in step SP3 that the synchronous operation is not being accelerated, it is determined in step SP5 whether or not voltage down is permitted. If there is voltage down permission, the output voltage amplitude is decreased in step SP6. Let
[0075]
If it is determined in step SP5 that there is no voltage down permission, or if the process of step SP6 is performed, the control gain is calculated and set in step SP7. In step SP8, the voltage value is within the set range. In step SP9, stop processing is performed.
[0076]
If the process of step SP4 is performed, if it is determined in step SP8 that the voltage value is not minimum, or if the process of step SP9 is performed, the process returns to the original process.
[0077]
The calculation of the control gain Ks is, for example, Ks = A * (Duty−Dmin) + B By calculation Can be achieved. Here, A is (Gmax−Gmin) / (Dmax−Dmin), and B is Gmin. Further, Duty is a duty value, and Dmax and Dmin are maximum and minimum values of the duty value.
[0078]
Therefore, as shown in FIG. 13, functionalization can be achieved by determining the maximum value and minimum value of the duty value and the maximum value and minimum value of the control gain, and an arbitrary control gain characteristic can be set. .
[0079]
As a result, since the control gain can be set in consideration of the characteristics of the brushless DC motor and the load torque, stable motor torque can be controlled in any state.
[0080]
FIG. 16 is a flowchart for explaining the control gain setting process using the gain table. In step SP1, it is determined whether or not the synchronous operation is being performed. If the synchronous operation process is not being performed, the position detection operation process is performed.
[0081]
On the contrary, if the operation is synchronous, the phase of the output waveform is calculated in step SP2, and it is determined whether or not the synchronous operation is being accelerated in step SP3. If the synchronous operation is being accelerated, the acceleration is executed in step SP4. Calculate the output voltage amplitude of the hour.
[0082]
Conversely, if it is determined in step SP3 that the synchronous operation is not being accelerated, it is determined in step SP5 whether or not voltage down is permitted. If there is voltage down permission, the output voltage amplitude is decreased in step SP6. Let
[0083]
If it is determined in step SP5 that there is no voltage down permission, or if the process of step SP6 is performed, a control gain setting process is performed with reference to the gain table in step SP7, and a voltage is set in step SP8. It is determined whether or not the value is the minimum within the setting range. If the value is the minimum, stop processing is performed in step SP9.
[0084]
If the process of step SP4 is performed, if it is determined in step SP8 that the voltage value is not minimum, or if the process of step SP9 is performed, the process returns to the original process.
[0085]
As the gain table, for example, as shown in Table 1, speed control P term (proportional control term), speed control I term (integral control term), efficiency control P, corresponding to Duty [%]. Examples in which terms (proportional control terms) and the like are set in advance can be exemplified. The numerical values stored in the gain table may be calculated by calculation or may be determined empirically.
[0086]
[Table 1]
Therefore, as shown in FIG. 15, an arbitrary control gain characteristic can be set by referring to the gain table.
[0088]
FIG. 18 is a flowchart for explaining the process of returning the control gain after the position detection operation for a predetermined time. In step SP1, it is determined whether or not the position detection operation is being performed. It is determined whether or not a predetermined time T1 has elapsed since the detection operation switching, and if the predetermined time T1 has elapsed since the position detection operation switching, the start gain (the control gain at the time of the position detection operation switching) is optimal in step SP3. It is determined whether or not it is greater than the gain (the optimum control gain during normal operation).
[0089]
If it is determined in step SP3 that the startup gain is greater than the optimum gain, a process for reducing the control gain by a predetermined amount is performed in step SP4.
[0090]
Conversely, if it is determined in step SP3 that the startup gain is not greater than the optimal gain, it is determined in step SP5 whether or not the startup gain is smaller than the optimal gain, and the startup gain is smaller than the optimal gain. If it is determined that, in step SP6, a process of increasing the control gain by a predetermined amount is performed.
[0091]
When it is determined in step SP2 that the predetermined time T1 has not elapsed since the position detection operation switching, when the processing of step SP4 is performed, or when it is determined in step SP5 that the starting gain is not smaller than the optimum gain ( In consideration of the determination in step SP3, when it is determined that the starting gain is equal to the optimum gain), when the processing in step SP6 is performed, the output voltage is calculated based on the control gain in step SP7. In step SP8, the phase of the output waveform is calculated.
[0092]
If it is determined in step SP1 that the position detection operation is not being performed, or if the process of step SP8 is performed, the process returns to the original process.
[0093]
Therefore, as shown in FIG. 17, after the control gain at the beginning of the position detection operation is determined according to the load state at the time of starting, the control gain is gradually changed toward the optimum gain value after a predetermined time has elapsed. be able to.
[0094]
For example, when a compressor for an air conditioner is driven by a brushless DC motor, an overload condition occurs at the start-up due to the high viscosity of the oil. Since the oil regains lubricity, the control gain can be gradually returned to the set value that matches the conventional refrigerant and motor characteristics after a predetermined time has elapsed since the position detection operation switching.
[0095]
Therefore, it is possible to deal with an overload state only at the time of startup.
[0096]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the transition from the synchronous operation to the position detection operation can be achieved without causing excessive overshoot, insufficient torque, etc., and the brushless DC motor can be stably controlled. The effect of.
[0097]
The invention of
[0098]
According to the invention of claim 3, even when the starting load torque is large, it is possible to quickly approach the predetermined frequency, and an abnormal stop such as stall can be avoided, and the same effect as that of
[0099]
According to the invention of claim 4, the control gain can be set in consideration of the characteristics of the brushless DC motor and the load torque, the motor torque can be controlled stably in any state, and the same effect as in
[0100]
The invention of
[0101]
According to the sixth aspect of the present invention, the transition from the synchronous operation to the position detection operation can be achieved without causing excessive overshoot, insufficient torque, etc., and the brushless DC motor can be stably controlled. The effect of.
[0102]
The invention of
[0103]
According to the eighth aspect of the invention, even when the starting load torque is large, it is possible to quickly approach the predetermined frequency, and an abnormal stop such as a stall can be avoided, and the same effect as in the sixth aspect is achieved.
[0104]
According to the ninth aspect of the present invention, the control gain can be set in consideration of the characteristics of the brushless DC motor and the load torque, the motor torque can be stably controlled in any state, and the same effect as in the sixth aspect is achieved. .
[0105]
The invention of claim 10 can cope with an overload state only at the time of start-up, and has the same effect as any one of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional brushless DC motor driving apparatus.
FIG. 2 is a diagram showing an example of changes in control gain, inverter output frequency, and inverter output voltage when a brushless DC motor is driven by a conventional brushless DC motor driving apparatus.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation start process of the brushless DC motor driving device of FIG. 1;
4 is a flowchart illustrating carrier interrupt processing of the brushless DC motor driving device of FIG.
FIG. 5 is a flowchart for explaining V / F ratio setting processing during synchronous operation of the brushless DC motor drive device of FIG. 1;
6 is a flowchart for explaining position detection operation switching processing of the brushless DC motor driving device of FIG. 1; FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a main part of an embodiment of a brushless DC motor driving apparatus to which the brushless DC motor driving method of the present invention is applied.
8 is a diagram illustrating an example of changes in control gain, inverter output frequency, and inverter output voltage when the brushless DC motor driving apparatus of FIG. 7 is activated. FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of changes in control gain, inverter output frequency, inverter output voltage, and inverter output current when the brushless DC motor driving apparatus of FIG. 7 is activated.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a main part of another embodiment of a brushless DC motor driving apparatus to which the brushless DC motor driving method of the present invention is applied.
11 is a diagram illustrating an example of changes in control gain, inverter output frequency, and inverter output voltage when the brushless DC motor driving device of FIG. 10 is activated. FIG.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a control gain setting process based on elapsed time.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of changes in control gain, inverter output frequency, and duty value when a brushless DC motor is started.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a control gain setting process based on a duty value.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of changes in control gain, inverter output frequency, and inverter output voltage when a brushless DC motor is started.
FIG. 16 is a flowchart illustrating control gain setting processing by referring to a gain table.
FIG. 17 is a diagram showing another example of changes in control gain, inverter output frequency, and inverter output voltage when the brushless DC motor is started, and shows processing for returning to an optimum gain value after a predetermined time has elapsed.
FIG. 18 is a flowchart for explaining processing for returning to an optimum gain value after a lapse of a fixed time.
FIG. 19 is a diagram showing a change over time in duty value and load torque at the time of position detection operation switching corresponding to each of when the lubricating oil is highly viscous, when the refrigerant is overloaded, and when the refrigerant is lightly loaded.
[Explanation of symbols]
27, 27a Gain setting section
Claims (10)
ブラシレスＤＣモータ起動時の負荷状態に応じて位置検出運転時の制御ゲインを設定することを特徴とするブラシレスＤＣモータ駆動方法。In the brushless DC motor driving method for performing the position detection operation of the brushless DC motor on condition that the switching condition is satisfied after performing the synchronous operation and starting the brushless DC motor,
A brushless DC motor driving method, wherein a control gain at the time of position detection operation is set according to a load state at the time of starting the brushless DC motor.
ブラシレスＤＣモータ起動時の負荷状態に応じて位置検出運転時の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段（２７）（２７ａ）を含むことを特徴とするブラシレスＤＣモータ駆動装置。In the brushless DC motor driving apparatus that performs the position detection operation of the brushless DC motor on the condition that the switching condition is satisfied after performing the synchronous operation and starting the brushless DC motor,
A brushless DC motor drive device comprising control gain setting means (27) (27a) for setting a control gain at the time of position detection operation in accordance with a load state at the time of starting the brushless DC motor.
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