JP3969638B2 - ブラシレスdcモータ駆動方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【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】
【0087】
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
Claims (10)
- 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ことを特徴とするブラシレスDCモータ駆動方法。 - 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請求項1に記載のブラシレスDCモータ駆動方法。
- 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請求項1に記載のブラシレスDCモータ駆動方法。
- 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請求項1に記載のブラシレスDCモータ駆動方法。
- 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請求項1から請求項4の何れかに記載のブラシレスDCモータ駆動方法。
- 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(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。 - 前記制御ゲイン設定手段(27)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ものである請求項6に記載のブラシレスDCモータ駆動装置。
- 前記制御ゲイン設定手段(27a)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ものである請求項6に記載のブラシレスDCモータ駆動装置。
- 前記制御ゲイン設定手段は、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ものである請求項6に記載のブラシレスDCモータ駆動装置。
- 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請求項6から請求項9の何れかに記載のブラシレスDCモータ駆動装置。
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