JP4742776B2 - ブラシレスdcモータの制御装置および換気送風装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、インバータ回路1は3相インバータブリッジの構成であり、Q1、Q2、Q3はそれぞれU、V、W相の上アームスイッチング素子であり、同様にQ4、Q5、Q6はそれぞれU、V、W相の下アームスイッチング素子である。各スイッチング素子には、それぞれ並列に還流ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6を接続する。ブラシレスDCモータ2は回転子3と固定子4から構成され、固定子4には電気角で120度の位相差を持つように固定子巻線L1、L2、L3が配置される。直流電源5とスイッチング素子の間には、図示するように直流電源5の出力電流を検出する電流検出抵抗6を配置する。電流検出抵抗6の端子間電圧をマイクロコンピュータ7に内蔵されているA/D変換器8に入力する。位相推定手段9はA/D変換器8でデジタル化した電流値から電流の時間に対する電流変化率を演算し、あらかじめ記憶しておいたインバータ回路1に供給される電流値の電流変化率と固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する固定子巻線に印加する電圧との位相関係から、位相を推定する。転流タイミング決定手段10は、位相推定手段9から得られた位相と目標位相を比較し、位相差に基づいてモータ電流の相転流タイミングを計算し、インバータを制御するスイッチング信号、U+、V+、W+、U−、V−、W−を出力する。ドライブ回路11は転流タイミング決定手段10から出力されるスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6をそれぞれ120度毎に通電して駆動されている。
トルクを一定にして、固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する固定子巻線に印加する電圧との位相を例えば−30度から30度まで変化させた時の電流変化率を式1により求めると、図3のような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係が得られる。
図5は、120度通電における電流波形を示している。図において、転流周期のあらかじめ定められた第1および第2のタイミングの領域における任意の2点、すなわちI1、I2における電流値をA/D変換し、I1の電流値に対してI2の電流値の比を電流変化率Ihiとして、式1により求める。
図6は、120度通電における電流波形を示している。図において、前回の転流タイミングをt0、今回の転流タイミングをt1とし、t0からt1までの転流周期をT1とする。転流周期T1を4分割した時刻をT1aとすると、転流タイミングt0から転流周期の4分の1の時間が経過した時刻t11における第1の電流値I1と転流タイミングt0から転流周期の4分の3の時間が経過した時刻t13における第2の電流値I2をA/D変換し、I1の電流値に対してI2の電流値の比を電流変化率Ihiとして、式1により求める。
図8は、負荷変動がなく一定回転数で駆動していた時の120度通電における電流波形を示している。図において、スイッチング素子のばらつき、回転子の磁石のばらつき、負荷のアンバランスなどの影響により、電流波形の振幅にばらつきがあらわれる。これらの電流のばらつきは周期性をもっており、機械角で1回転毎に繰り返されている。
これによって、スイッチング素子のばらつきや、回転子の磁石のばらつき、負荷のアンバランスによるばらつき等による、電流のばらつきの影響を軽減でき、位相の推定精度を向上できる信頼性の高い駆動を可能にする。
図9は、負荷が徐々に重くなっていく時の120度通電における電流波形を示している。
図10(a)、(b)に基づいて位相を推定する方法について説明する。
図11に基づいて、今回の転流タイミングから次回の転流タイミングを決定する方法について説明する。
例えば、転流周期T1が1ms、位相が5度の時の補正値αは−1/16となり、式3より転流周期T2は、0.9375msとなり、次回の転流タイミングt2を今回の転流タイミングt1よりも早めることにより目標位相に近づけるように制御を行う。
図13に基づいて、今回の転流タイミングから次回の転流タイミングを決定する方法について説明する。
このとき、転流タイミングから転流周期T1の4分の3が経過してから4分の4経過するまでのT1a時間を補正することにより、次回の転流タイミングt2を早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。
今回の転流タイミングから次回の転流タイミングを決定する方法について説明する。
今回の転流タイミングから次回の転流タイミングを決定する方法について説明する。
図15に基づいて、今回の転流タイミングから次回の転流タイミングを決定する方法について説明する。
図16に示すように、ブラシレスDCモータの制御装置を換気送風装置に搭載したものである。
2 ブラシレスDCモータ
3 回転子
4 固定子
5 直流電源
6 電流検出抵抗
7 マイクロコンピュータ
8 A/D変換器
9 位相推定手段
10 転流タイミング決定手段
11 ドライブ回路
12 制御装置
Claims (5)
- 直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせて回転させる制御装置において、
前記直流電源からインバータ回路に供給される電流値の変化率を転流周期のあらかじめ定められた第1および第2のタイミングにおける電流値の比を電流変化率として算出し、電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相との相関をあらかじめ記憶し、前記第1のタイミングにおける電流は、転流タイミングから転流周期の4分の1の時間が経過した時刻における第1の電流値とし、前記第2のタイミングにおける電流は、転流タイミングから転流周期の4分の3の時間が経過した時刻における第2の電流値として求め、前記あらかじめ記憶された相関により前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定した位相があらかじめ定められた目標位相に追従するように転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有することを特徴とするブラシレスDCモータの制御装置。 - 直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせて回転させる制御装置において、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流値の変化率を転流周期のあらかじめ定められた第1および第2のタイミングにおける電流値の比を電流変化率として算出し、電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相との相関と転流周期のあらかじめ定められた第3および第4のタイミングにおける電流値の比を電流変化率として算出し、電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相との第2の相関とをあらかじめ記憶し、前記第1のタイミングにおける電流は、転流タイミングから転流周期の4分の1の時間が経過した時刻、または、転流タイミングから転流周期の4分の2の時間が経過した時刻に求め、前記第2のタイミングにおける電流は、転流タイミングから転流周期の4分の3の時間が経過した時刻、または、転流タイミングから転流周期の4分の4の時間が経過した時刻に求め、前記4分の1に対する前記4分の3の比を第1の電流変化率とし、前記4分の2に対する前記4分の4の比を第2の電流変化率として算出し、前記あらかじめ記憶された相関により前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定した位相が遅れ位相のときは、第1の電流変化率により得られた位相により通電タイミングを決定し、一方、進み位相のときは、第2の電流変化率により得られた位相により転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有するブラシレスDCモータの制御装置。
- 直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせて回転させる制御装置において、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流値の変化率に基づいてあらかじめ記憶された前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定した位相があらかじめ定められた目標位相に追従するように転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有し、転流タイミング決定手段は、前回の転流周期を4分割し、あらかじめ定められた4分の1の時間区間のみを目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正することを特徴とするブラシレスDCモータの制御装置。
- 直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせて回転させる制御装置において、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流値の変化率に基づいてあらかじめ記憶された前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定した位相があらかじめ定められた目標位相に追従するように転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有し、転流タイミング決定手段は、目標位相と実際の位相と比較し、あらかじめ定められた位相差よりも大きいときは、前回の転流周期から目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正を行い、次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定し、一方、小さいときは、あらかじめ定められた転流周期の4分の1の時間区間のみを時間補正することを特徴とするブラシレスDCモータの制御装置。
- 転流タイミング決定手段は、目標位相と実際の位相と比較し、あらかじめ定められた位相差よりも小さいとき、転流周期の4分の1の時間区間のみを時間補正し、次回得られた位相が前回の位相と同じであることを検出した回数が、あらかじめ定められた回数以上となるときは、前回の転流周期から、目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正を行い、次回の転流周期を演算することを特徴とする請求項4記載のブラシレスDCモータの制御装置。
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