JP6074652B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

本発明はブラシレスモータの制御を行うモータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device that controls a brushless motor.

従来、一般的にブラシレスモータを低速から高速まで効率よく制御を行うために、位置検出器を備えたブラシレスモータのインバータ制御がよく用いられている。
(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, in order to efficiently control a brushless motor from low speed to high speed, inverter control of a brushless motor provided with a position detector is often used.
(For example, refer to Patent Document 1).

図7は一般的なブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置を示したもので、以下その構成について説明する。   FIG. 7 shows a motor control device for driving a general brushless motor, and its configuration will be described below.

ブラシレスモータ9と、前記ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器3a、3b、3cと、前記ブラシレスモータを駆動するインバータ11と、前記位置検出器の信号を利用し前記ブラシレスモータを駆動するインバータの制御を行う制御回路4及びドライブ回路62、を有している。ブラシレスモータ2には位置検出器が内蔵されており、例えばロータのマグネットの磁束の向きを信号として出力するホールICの利用などが一般的である。また、インバータ11には交流電源53をダイオードブリッジ54で整流、コンデンサCa、Cbで平滑した電圧が供給される。インバータは6個のスイッチング素子SWU、SWV、SWW、SWX、SWY、SWZ及び6個のダイオード60a、60b、60c、61a、61b、61cよりより構成される。   A brushless motor 9, position detectors 3a, 3b, and 3c for detecting the rotor position of the brushless motor, an inverter 11 for driving the brushless motor, and an inverter for driving the brushless motor using a signal of the position detector The control circuit 4 and the drive circuit 62 for controlling the above are included. The brushless motor 2 has a built-in position detector. For example, a Hall IC that outputs the direction of the magnetic flux of the magnet of the rotor as a signal is generally used. The inverter 11 is supplied with a voltage obtained by rectifying the AC power supply 53 with the diode bridge 54 and smoothing with the capacitors Ca and Cb. The inverter is constituted by six switching elements SWU, SWV, SWW, SWX, SWY, SWZ and six diodes 60a, 60b, 60c, 61a, 61b, 61c.

モータの制御は、ブラシレスモータ2に内蔵された位置検出器3a、3b、3cの信号を使用し、その信号より制御回路4がブラシレスモータの速度、位置を検出し、インバータのスイッチング素子を駆動するPWM信号を生成しドライブ回路62によりスイッチング素子SWU、SWV、SWW、SWX、SWY、SWZを駆動できる電圧に増幅・変換を行いインバータの駆動を行うことでモータを制御する。   The motor is controlled by using signals from position detectors 3a, 3b and 3c incorporated in the brushless motor 2, and the control circuit 4 detects the speed and position of the brushless motor from the signals and drives the switching elements of the inverter. The motor is controlled by generating a PWM signal, amplifying and converting the voltage to a voltage that can drive the switching elements SWU, SWV, SWW, SWX, SWY, and SWZ by the drive circuit 62 and driving the inverter.

ところでブラシレスモータ2に内蔵されている位置検出器3a、3b、3cに例えばホールICを使用してブラシレスモータのロータの磁束を検出しようとする場合、ホールICの取り付けの精度、例としてプリント配線板への実装の位置精度、プリント配線板のブラシレスモータへの固定位置精度、ブラシレスモータのロータの機械的精度、着磁の精度等々の影響を受け、位置検出器の出力信号は本来検出したいロータの位置すなわちロータの誘起電圧に対してあるべき位置検出器の信号の位置に対して位相のずれが発生する。このずれはしばしば電気角で10度程度まで大きくなることがある。   By the way, when trying to detect the magnetic flux of the rotor of the brushless motor by using, for example, a Hall IC for the position detectors 3a, 3b, 3c built in the brushless motor 2, the accuracy of mounting the Hall IC, for example, a printed wiring board The position detector output signal is affected by the position accuracy of mounting on the brush, the position accuracy of fixing the printed wiring board to the brushless motor, the mechanical accuracy of the brushless motor rotor, the accuracy of magnetization, etc. A phase shift occurs with respect to the position, that is, the position of the position detector signal relative to the induced voltage of the rotor. This deviation can often be as great as 10 degrees in electrical angle.

位置検出器の信号、すなわちブラシレスモータのロータの位置の検出値のずれはブラシレスモータ駆動時に効率の低下を招き、モータの発熱を増加させる。また、この傾向はブラシレスモータの回転数が高いほど大きくなる。特に電源電圧に対しモータの誘起電圧が無視できなくなり、進角制御を行うときには顕著になるとともに場合によっては脱調、制御不能状態に陥ることもある。   The deviation of the position detector signal, that is, the detected value of the position of the rotor of the brushless motor causes a decrease in efficiency when the brushless motor is driven, and increases the heat generation of the motor. In addition, this tendency increases as the rotation speed of the brushless motor increases. In particular, the induced voltage of the motor cannot be ignored with respect to the power supply voltage, and becomes noticeable when the advance angle control is performed.

これを防ぐために予め設定された電圧、周波数の正弦波状の電圧をブラシレスモータ2に供給しオープンループ駆動させたときに生ずる前記正弦波状の電圧の位相と位置検出器の出力信号との位相とのずれ量を検出して記憶手段5に記憶するとともに、位置検出器から出力される位置信号に基づくフィードバック制御を行ってブラシレスモータ2を駆動させるときに前記位置ずれ量に基づいてブラシレスモータ2に供給する正弦波状電圧を補正するようにすることで位置検出器のずれの影響を受けにくくしている。   In order to prevent this, a sine wave voltage having a preset voltage and frequency is supplied to the brushless motor 2 and driven in an open loop, and the phase of the sine wave voltage and the phase of the output signal of the position detector are calculated. The amount of deviation is detected and stored in the storage means 5, and when the brushless motor 2 is driven by performing feedback control based on the position signal output from the position detector, it is supplied to the brushless motor 2 based on the amount of deviation. By correcting the sinusoidal voltage to be corrected, the position detector is less affected by the deviation.

特開2002−325480号公報JP 2002-325480 A

しかしながら、このような従来のモータの制御装置では、ブラシレスモータをオープンループ駆動したときに生ずる正弦波上の電圧の位相と位置検出器の出力信号との位相の差を記憶、制御に使用するので、実際のモータの誘起電圧に対する位置検出器の信号の関係を測定しているものではない。従ってある程度の位置検出器の誘起電圧に対する信号の位相差の補正はできるものの、位置検出器の信号の位相差を検出するときの負荷のばらつき等に対応するのは困難である。また低速から高速までモータをベクトル制御を行うときには、特に高速で進角制御を行うときなどに無効電流の制御に与える影響が大きく、制御性に影響を与えることがある。   However, in such a conventional motor control device, the difference between the phase of the voltage on the sine wave generated when the brushless motor is driven in open loop and the output signal of the position detector is used for storing and controlling. It does not measure the relationship of the position detector signal to the actual motor induced voltage. Therefore, although it is possible to correct the phase difference of the signal with respect to the induced voltage of the position detector to some extent, it is difficult to cope with variations in load when detecting the phase difference of the signal of the position detector. Further, when vector control is performed on a motor from a low speed to a high speed, the influence on the control of the reactive current is great particularly when the advance angle control is performed at a high speed, which may affect the controllability.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ブラシレスモータの制御装置において、精度のよいブラシレスモータの位置検出器の検出位置補正機能を持たせ、低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動する制御装置を提供することを目的としている。   The present invention solves the above-described conventional problems, and in a brushless motor control device, has a highly accurate detection position correction function of a position detector of a brushless motor, and drives the brushless motor efficiently from low speed to high speed. The object is to provide a control device.

本発明は上記目的を達成するために、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器と、前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、前記インバータが前記ブラシレスモータに流す電流を検出する電流検出器と、前記位置検出器と前記電流検出器の出力信号に基づき前記インバータの制御を行う制御回路と、前記制御回路に付随した記憶手段と、を有し、前記制御手段は、電流指令の大きさと電流指令の方向からなる電流指令を有し、前記電流指令に基づき前記ブラシレスモータの巻線に流す電流を制御して三相交流電流を印加し、前記電流指令の方向を回転することで前記ブラシレスモータの巻線に印加する三相交流電流を回転させ、前記位置検出器の出力信号の変化時の前記電流指令の方向を検出することにより前記三相交流電流の方向を検出し、前記三相交流電流の方向の検出値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として前記記憶手段に記憶し、前記ブラシレスモータの運転時には、前記位置検出器の出力信号と前記位置検出信号の補正値を用いて前記ブラシレスモータの制御を行うモータ制御装置である。 In order to achieve the above object, the present invention detects a brushless motor, a position detector that detects a rotor position of the brushless motor, an inverter that drives the brushless motor, and a current that the inverter passes through the brushless motor. a current detector, and a control circuit for controlling said inverter based on the output signal of the current detector and the position detector, a storage means associated with said control circuit, wherein the control means comprises a current command A current command consisting of the magnitude of the current and the direction of the current command, controlling the current flowing through the winding of the brushless motor based on the current command, applying a three-phase alternating current, and rotating the direction of the current command the three-phase alternating current applied to the windings of the brushless motor is rotated, to detect the direction of the current command at the time of change of the output signal of the position detector in Detecting the direction of the three-phase alternating current by a detection value of the direction of the three-phase alternating current is stored in the storage means as a correction value of the position detection signal of the brushless motor, the during operation of the brushless motor, the A motor control device that controls the brushless motor using an output signal of a position detector and a correction value of the position detection signal.

これにより、誘起電圧に対する位置検出器の信号が本来あってほしい位置に対してずれを伴った場合でもそのずれの量を的確に補正することができる。   As a result, even when the position detector signal with respect to the induced voltage has a deviation with respect to the position where the signal is originally desired, the deviation amount can be accurately corrected.

本発明のモータ制御装置は、精度のよいブラシレスモータの位置検出器の検出位置補正機能を持たせ、低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動する制御装置を実現することができる。   The motor control device of the present invention has a highly accurate detection position correction function of the position detector of the brushless motor, and can realize a control device that drives the brushless motor efficiently from low speed to high speed.

本発明のモータ制御装置の構成図Configuration diagram of motor control device of the present invention ブラシレスモータの誘起電圧と位置検出信号の関係を示す図The figure which shows the relationship between the induced voltage of a brushless motor and a position detection signal 線間誘起電圧と位置検出器の信号の理想的な場合の図Ideal case diagram of line induced voltage and position detector signal 線間誘起電圧と位置検出器の信号がずれを伴った場合の図Diagram when the line-to-line induced voltage and the position detector signal are shifted 線間誘起電圧と位置検出器の信号がずれを伴った場合の他の図The other figure when the signal between line induced voltage and position detector is accompanied ブラシレスモータのモデルの図Illustration of brushless motor model 従来の洗濯機の側断面図Side sectional view of a conventional washing machine

第1の発明は、ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器と、前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、前記インバータが前記ブラシレスモータに流す電流を検出する電流検出器と、前記位置検出器と前記電流検出器の出力信号に基づき前記インバータの制御を行う制御回路と、前記制御回路に付随した記憶手段と、を有し、前記制御手段は、電流指令の大きさと電流指令の方向からなる電流指令を有し、前記電流指令に基づき前記ブラシレスモータの巻線に流す電流を制御して三相交流電流を印加し、前記電流指令の方向を回転することで前記ブラシレスモータの巻線に印加する三相交流電流を回転させ、前記位置検出器の出力信号の変化時の前記電流指令の方向を検出することにより前記三相交流電流の方向を検出し、前記三相交流電流の方向の検出値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として前記記憶手段に記憶し、前記ブラシレスモータの運転時には、前記位置検出器の出力信号と前記位置検出信号の補正値を用いて前記ブラシレスモータの制御を行うことにより、予め位置検出信号の補正のための試運転を行うことで、ブラシレスモータに搭載した位置検出器の出力である位置検出信号を精度よく補正することができ、低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動する制御装置を実現することができる。 The first invention includes a brushless motor, a position detector that detects a rotor position of the brushless motor, an inverter that drives the brushless motor, a current detector that detects a current that the inverter passes through the brushless motor, A control circuit for controlling the inverter based on the position detector and the output signal of the current detector; and a storage means associated with the control circuit, wherein the control means includes a magnitude of a current command and a current command. A current command consisting of the direction of the brushless motor by controlling the current flowing in the winding of the brushless motor based on the current command, applying a three-phase alternating current, and rotating the direction of the current command . rotating the three-phase alternating current applied to the windings, the three-phase by detecting the current direction of the command at the time of change of the output signal of the position detector The direction of the flowing current is detected, the detected value of the direction of the three-phase alternating current is stored in the storage means as a correction value of the position detection signal of the brushless motor, and the output of the position detector is output during the operation of the brushless motor. By performing a trial operation for correcting the position detection signal in advance by controlling the brushless motor using a signal and a correction value of the position detection signal, a position that is an output of a position detector mounted on the brushless motor A control device that can correct the detection signal with high accuracy and efficiently drives the brushless motor from low speed to high speed can be realized.

第2の発明は、上記第1の発明において、ブブラシレスモータを時計回り及び反時計回りそれぞれに回転させ、それぞれの回転方向で位置検出器の出力信号の変化時の三相交流電流の方向の検出を行い、前記三相交流電流の方向の検出値の平均値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶手段に記憶することにより、ブラシレスモータの軸あるいは負荷の摩擦の影響などを受けにくくし、さらにブラシレスモータに搭載した位置検出器の出力である位置検出信号を精度よく補正することができ、低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現することができる。   According to a second invention, in the first invention, the brushless motor is rotated clockwise and counterclockwise, and the direction of the three-phase alternating current when the output signal of the position detector changes in each rotation direction. By detecting and storing the average value of the detected values in the direction of the three-phase alternating current in the storage means as the correction value of the position detection signal of the brushless motor, it is influenced by the friction of the brushless motor shaft or load. In addition, the position detection signal that is the output of the position detector mounted on the brushless motor can be accurately corrected, and a motor control device that efficiently drives the brushless motor from low speed to high speed can be realized.

第3の発明は、上記第1の発明において、検出する三相交流電流の方向はブラシレスモータの極対数と同じ周期分であり、前記三相交流電流の検出値の平均値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶手段に記憶することにより、ブラシレスモータの極対毎の位置検出信号のばらつきの影響を受けにくくし、さらにブラシレスモータに搭載した位置検出器の出力である位置検出信号を精度よく補正することができ、低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現することができる。   According to a third invention, in the first invention, the direction of the three-phase alternating current to be detected is the same as the number of pole pairs of the brushless motor, and the average value of the detected values of the three-phase alternating current is determined by the brushless motor. By storing the correction value of the position detection signal in the storage means, the position detection signal is less affected by variations in the position detection signal for each pole pair of the brushless motor, and is the output of the position detector mounted on the brushless motor. Can be accurately corrected, and a motor control device that efficiently drives a brushless motor from low speed to high speed can be realized.

第4の発明は、上記第1から第3のいずれかの発明において、位置検出信号の補正値を検出する近傍の三相交流電流の回転速度に対して、位置検出信号の補正値を検出しない範囲は三相交流電流の回転速度を早くしたことにより、予め行う位置検出信号の補正のための時間を短縮することができる。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the correction value of the position detection signal is not detected with respect to the rotation speed of the three-phase alternating current in the vicinity where the correction value of the position detection signal is detected. By increasing the rotational speed of the three-phase alternating current in the range, it is possible to shorten the time for correcting the position detection signal performed in advance.

第5の発明は、上記第1から第4のいずれかの発明において、記憶手段は不揮発性メモリであることで、ブラシレスモータの制御装置の電源を切った場合でも位置検出信号の補正値を記憶することができ、電源の再投入時に再度試運転を行うことなく低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現することができる。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the storage means is a non-volatile memory, so that the correction value of the position detection signal is stored even when the control device of the brushless motor is turned off. Therefore, it is possible to realize a motor control device that efficiently drives a brushless motor from low speed to high speed without performing a trial run again when the power is turned on again.

第6の発明は、上記第1から第5のいずれかの発明のモータ制御装置を洗濯機または洗濯乾燥機に搭載することで、ブラシレスモータを低速駆動する洗濯時あるいは乾燥時から高速駆動する脱水時まで効率よくブラシレスモータを駆動することができ、効率のよい洗濯機または洗濯乾燥機を実現することができる。   In a sixth aspect of the present invention, the motor control device according to any one of the first to fifth aspects of the present invention is installed in a washing machine or a washing / drying machine so that the brushless motor is driven at a low speed during washing or drying, and is dehydrated at a high speed. The brushless motor can be driven efficiently until time, and an efficient washing machine or washing / drying machine can be realized.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the thing of the same structure as a prior art example attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description. Further, the present invention is not limited by this embodiment.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるモータ制御装置の構成図である。ブラシレスモータ2駆動用のインバータ11はスイッチング素子SWUとSWX、SWVとSWY、SWWとSWZの直列に接続された2個1組を並列に3組、合計6個のスイッチング素子より構成されており、図1では例としてスイッチング素子にIGBTを使用している。2個1組のスイッチング素子の接続点、例えばSWUの下側(エミッタ側)SWXの上側(コレクタ側)が接続されているが、その接続点よりブラシレスモータ2の巻線に接続されている。直列に接続された各下側スイッチング素子のエミッタ側は個々に電流検出用の抵抗である低抵抗RU、RV、RW、が接続されており、各低抵抗の他端はインバータ電源の負側へと接続されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. The inverter 11 for driving the brushless motor 2 includes switching elements SWU and SWX, SWV and SWY, two sets connected in series of SWW and SWZ, three sets in parallel, and a total of six switching elements. In FIG. 1, an IGBT is used as a switching element as an example. A connection point of a set of two switching elements, for example, the lower side (emitter side) of SWU and the upper side (collector side) of SWX are connected, and the connection point is connected to the winding of brushless motor 2. Low resistances RU, RV, and RW, which are current detection resistors, are individually connected to the emitter side of each lower switching element connected in series, and the other end of each low resistance is connected to the negative side of the inverter power supply. Connected with.

各電流検出用の低抵抗の両端は電流検出回路4に入力されている。各低抵抗RU、RV、RW及び電流検出回路4よりモータの電流を検出する電流検出器12を構成している。電流検出回路4は低抵抗RU、RV、RWの両端の電圧を増幅し、アナログの信号iu、iv、iwとして出力する。この信号はマイクロコンピュータ等により構成される制御回路1に入力され、A/D変換を行い、電流検出値としてモータの速度制御、トルク制御等に使用される。ブラシレスモータ2には位置検出器3が搭載されている。   Both ends of each current detection low resistance are input to the current detection circuit 4. Each low resistance RU, RV, RW and the current detection circuit 4 constitute a current detector 12 for detecting the motor current. The current detection circuit 4 amplifies voltages at both ends of the low resistances RU, RV, and RW, and outputs them as analog signals iu, iv, and iw. This signal is input to a control circuit 1 constituted by a microcomputer or the like, performs A / D conversion, and is used as a current detection value for motor speed control, torque control, and the like. A position detector 3 is mounted on the brushless motor 2.

この出力信号CSはマイクロコンピュータ等により構成される制御回路1に入力され、前述の電流検出信号と同様にモータの速度制御、トルク制御等に使用される。なお、図1は実施例の一例であり、使用するスイッチング素子としてMOSFETやバイポーラトランジスタといったスイッチング素子を使用することもできる。また、電流検出器の構成として電流検出用の低抵抗を3本使用した構成を例に説明したが、例えば電流検出用抵抗を1本で構成することもできる。   This output signal CS is input to a control circuit 1 constituted by a microcomputer or the like, and is used for motor speed control, torque control, and the like, similar to the above-described current detection signal. FIG. 1 is an example of the embodiment, and a switching element such as a MOSFET or a bipolar transistor can be used as a switching element to be used. Further, the configuration using three low current detection resistors as an example of the configuration of the current detector has been described as an example. However, for example, a single current detection resistor may be configured.

図2はブラシレスモータの誘起電圧と位置検出器の信号関係を示す図である。ブラシレスモータの巻線をU相、V相、W相とする。ブラシレスモータのロータを外部より回転させたときに中性点よりU相の巻線端子に発生する誘起電圧がEu、V相の巻線に発生する誘起電圧がEv、W相の巻線に発生する電圧がEwである。   FIG. 2 is a diagram showing a signal relationship between the induced voltage of the brushless motor and the position detector. The windings of the brushless motor are U phase, V phase, and W phase. When the rotor of the brushless motor is rotated from the outside, the induced voltage generated at the U-phase winding terminal from the neutral point is generated at Eu, the induced voltage generated at the V-phase winding is generated at the Ev, W-phase winding. The voltage to be performed is Ew.

また、通常は中性点はブラシレスモータの外部には端子として現れていないことが多く、線間電圧で表すことが多い。W相巻線端子を基準としてU相の巻線端子に発生する誘起電がEuw、u相巻線端子を基準としてV相の巻線端子に発生する誘起電がEvu、V相巻線端子を基準としてW相の巻線端子に発生する誘起電がEwvである。位置検出器の出力信号は3相のブラシレスモータでは3本が出ていることが一般的である。   In general, the neutral point often does not appear as a terminal outside the brushless motor, and is often represented by a line voltage. The induced electricity generated at the U-phase winding terminal with respect to the W-phase winding terminal is Euw, the induced electricity generated at the V-phase winding terminal with respect to the u-phase winding terminal as Evu, and the V-phase winding terminal with Ewv is the induced electricity generated at the W-phase winding terminal as a reference. As for the output signal of a position detector, it is common that three lines are output in a three-phase brushless motor.

図2に示すCS1、CS2、CS3は位置検出器の出力信号の一例であり、CS1は前述の線間誘起電圧Euw、CS2は線間誘起電圧Evu、CS3は線間誘起電圧Ewvのそれぞれに同期した信号、すなわちそれぞれの線間誘起電圧が0V(ゼロボルト)時に論理が変化する信号である。なお、図2では位置検出器の信号は線間の誘起電圧と同期しているが、それぞれの相の誘起電圧であるEu、Ev、Ewと同期した信号としてもよい。   CS1, CS2, and CS3 shown in FIG. 2 are examples of the output signal of the position detector. CS1 is synchronized with the above-described line-induced voltage Euw, CS2 is the line-induced voltage Evu, and CS3 is synchronized with the line-induced voltage Ewv. That is, a signal whose logic changes when each line-induced voltage is 0 V (zero volt). In FIG. 2, the signal of the position detector is synchronized with the induced voltage between the lines, but it may be a signal synchronized with Eu, Ev, Ew that is the induced voltage of each phase.

位置検出器はブラシレスモータのロータのマグネットの磁束またはロータと同軸上に取り付けられた位置検出用のマグネットの磁束をホール素子やホールIC等で検出することが一般的である。このときに着磁の精度、ホール素子やホールICのプリント配線板への取り付け精度、プリント配線板のモータ内部への組み込みの精度、ホール素子やホールICの磁束の検出感度といったばらつき要因がある。   In general, the position detector detects the magnetic flux of the magnet of the rotor of the brushless motor or the magnetic flux of the magnet for position detection mounted coaxially with the rotor by a Hall element or a Hall IC. At this time, there are variations such as magnetization accuracy, mounting accuracy of the Hall element or Hall IC to the printed wiring board, accuracy of mounting the printed wiring board inside the motor, and detection sensitivity of the magnetic flux of the Hall element or Hall IC.

図2を用いて説明したブラシレスモータの線間誘起電圧Euwと位置検出器の出力信号の一つであるCS1を用いて説明する。図3は線間誘起電圧と位置検出器の信号の理想的な場合の図の例である。位置検出信号CS1は線間誘起電圧Euwに同期している。即ち
線間誘起電圧の0V(ゼロボルト)となる位置、ゼロクロスで位置検出信号CS1の論理が変化している。図4、図5は線間誘起電圧と位置検出器の信号がずれを伴った場合の図の例である。図4は位置検出信号CS1が線間誘起電圧Euwに対して進みを、図5は遅れを伴っている例である。
A description will be given using the line induced voltage Euw of the brushless motor described with reference to FIG. 2 and CS1 which is one of the output signals of the position detector. FIG. 3 is an example of an ideal case diagram of the line induced voltage and the signal of the position detector. The position detection signal CS1 is synchronized with the line induced voltage Euw. That is, the logic of the position detection signal CS1 changes at a position where the line-to-line induced voltage is 0 V (zero volt) and zero crossing. 4 and 5 are examples of diagrams in the case where the line induced voltage and the position detector signal are shifted. FIG. 4 shows an example in which the position detection signal CS1 advances with respect to the line induced voltage Euw, and FIG. 5 shows an example with a delay.

ブラシレスモータを制御するときのモータのロータ位置は前述の位置検出器の出力であるCS1、CS2、CS3の信号を用いて、制御周期毎のロータ位置を補間演算して求め、制御を行う。そのため前述のように位置検出信号にずれがあると出力電流波形の歪やブラシレスモータのロータの位置に対して電流の位相の進み、遅れといった影響が生じ、効率の低下や騒音といった悪影響を与える。また、電源電圧に対してブラシレスモータの誘起電圧が比較的高くなる場合に進角制御を行うことになるがその場合には位置検出信号のずれによってより性能に悪影響を与える可能性がある。以下、位置検出器の検出位置の補正の方法を説明する。   The rotor position of the motor when controlling the brushless motor is obtained by interpolating and calculating the rotor position for each control period using the signals CS1, CS2 and CS3 which are the outputs of the position detector. For this reason, if there is a deviation in the position detection signal as described above, the output current waveform is distorted and the phase of the current advances or delays with respect to the position of the rotor of the brushless motor, which adversely affects efficiency and noise. Further, the advance angle control is performed when the induced voltage of the brushless motor becomes relatively high with respect to the power supply voltage. In this case, there is a possibility that the performance may be adversely affected by the shift of the position detection signal. Hereinafter, a method of correcting the detection position of the position detector will be described.

図6はブラシレスモータのモデルを示す。また、図6のブラシレスモータを時計回りに回転させたときの誘起電圧と位置検出器の出力信号の関係を既に説明した図2とする。図6には説明を簡単にするため2極のモデルを示している。2極のモデルでは、電気角と機械角は同一の値となる。ステータにはU相の巻線U、V相の巻線V、W相の巻線Wの3つの巻線がある。   FIG. 6 shows a model of a brushless motor. Further, the relationship between the induced voltage when the brushless motor of FIG. 6 is rotated clockwise and the output signal of the position detector is described with reference to FIG. FIG. 6 shows a two-pole model for ease of explanation. In the two-pole model, the electrical angle and the mechanical angle are the same value. The stator has three windings: a U-phase winding U, a V-phase winding V, and a W-phase winding W.

またロータはマグネットが配置されている。巻線のU相の向きを原点に、時計回り方向に角度θの回転座標を考える。各ステータの巻線から電流を流し込んだときに発生するステータ内側の磁極をN極とする。今、各巻線に三相交流電流を印加したときにステータの各巻線より発生する磁束の合成磁束の向きを 角度θの方向とする。図6のステータのa軸の正方向にN極が、a軸の負方向にS極が発生する。ブラシレスモータのロータはステータの磁極との吸引・反発作用でa軸の正方向にS極、負方向にN極となる向きに引き寄せられる。   A magnet is arranged on the rotor. Let us consider the rotation coordinate of the angle θ in the clockwise direction with the direction of the U phase of the winding as the origin. The magnetic pole inside the stator that is generated when current is supplied from the winding of each stator is defined as N pole. Now, the direction of the combined magnetic flux generated from each winding of the stator when a three-phase alternating current is applied to each winding is the direction of angle θ. The N pole is generated in the positive direction of the a-axis and the S pole is generated in the negative direction of the a-axis in the stator of FIG. The rotor of the brushless motor is attracted in the direction of the S pole in the positive direction of the a-axis and the N pole in the negative direction due to the attraction and repulsion action with the magnetic pole of the stator.

この状態で角度θをゆっくりと回転させるとブラシレスモータのロータもa軸の正方向にS極、負方向にN極を保ったままゆっくりと回転する。角度θを回転させたときに、ブラシレスモータのロータの回転と共に位置検出器の出力信号も変化する。この位置検出器の出力信号の変化した時の角度θの本来あるべき位置との差を補正値として記憶する。ブラシレスモータの位置検出信号の補正値の検出時にはa軸方向に一定の合成電流を流し、角度θをゆっくりと回転させることで位置検出器の信号の変化点を検出する。以下、検出時の電流制御の例の詳細と、角度θの検出の詳細を説明する。   When the angle θ is slowly rotated in this state, the rotor of the brushless motor also rotates slowly while maintaining the S pole in the positive direction of the a-axis and the N pole in the negative direction. When the angle θ is rotated, the output signal of the position detector also changes with the rotation of the rotor of the brushless motor. A difference between the position of the angle θ when the output signal of the position detector is changed and the original position is stored as a correction value. When detecting the correction value of the position detection signal of the brushless motor, a constant combined current is passed in the a-axis direction, and the change point of the position detector signal is detected by slowly rotating the angle θ. Details of an example of current control during detection and details of detection of the angle θ will be described below.

ブラシレスモータの位置検出信号の補正値の検出時の電流制御方法について説明する。各巻線に印加する三相交流電流のピーク値を I*とする。I*はI*>0とする。また、巻線Uとa軸との角度θは任意の値とする。U相の巻線Uの電流指令値をiu*、V相の巻線Vの電流指令値をiv*、W相の巻線Wの電流指令値を iw*とすると、   A current control method when detecting the correction value of the position detection signal of the brushless motor will be described. The peak value of the three-phase alternating current applied to each winding is I *. I * is assumed to be I *> 0. The angle θ between the winding U and the a axis is an arbitrary value. If the current command value of the U-phase winding U is iu *, the current command value of the V-phase winding V is iv *, and the current command value of the W-phase winding W is iw *,

Figure 0006074652
となる。U相の巻線Uの電流iu、V相の巻線Vの電流iv、W相の巻線Wの電流iwは前述のように図1の電流検出器11により検出され制御回路1に入力される。それぞれの電流指令と電流検出値を用い、3相巻線上で電流制御を行う。例えば電流制御としてPI制御を行う。U相の巻線Uの電流指令Iu*と電流検出値iuとの差をΔiu、同様にV相の巻線Vの電流指令Iv*と電流検出値ivとの差をΔiv、W相の巻線Wの電流指令Iw*と電流検出値iwとの差をΔiw、比例定数をKp、積分定数をKiとする。ブラシレスモータのU相の巻線Uへの印加電圧vu、V相の巻線Vへの印加電圧vv、W相の巻線Uへの印加電圧vwは次の式で求められる。
Figure 0006074652
It becomes. The current iu of the U-phase winding U, the current iv of the V-phase winding V, and the current iw of the W-phase winding W are detected by the current detector 11 of FIG. The Using each current command and current detection value, current control is performed on the three-phase winding. For example, PI control is performed as current control. The difference between the current command Iu * of the U-phase winding U and the current detection value iu is Δiu, and similarly the difference between the current command Iv * of the V-phase winding V and the current detection value iv is Δiv, The difference between the current command Iw * of the line W and the detected current value iw is Δiw, the proportionality constant is Kp, and the integration constant is Ki. The applied voltage vu to the U-phase winding U, the applied voltage vv to the V-phase winding V, and the applied voltage vw to the W-phase winding U of the brushless motor are obtained by the following equations.

Figure 0006074652

位置検出信号の補正値を検出するときにはこのようにして求めた3相巻線の電圧をインバータ回路よりモータに印加することで電流制御を行っている。この電流制御によりブラシレスモータの各巻線の発生する磁束の合成磁束a軸の正の方向に制御され、角度θは三相交流電流の方向となる。
Figure 0006074652

When the correction value of the position detection signal is detected, current control is performed by applying the voltage of the three-phase winding thus obtained to the motor from the inverter circuit. This current control controls the positive direction of the combined magnetic flux a-axis of the magnetic flux generated by each winding of the brushless motor, and the angle θ is the direction of the three-phase alternating current.

次に三相交流電流の方向θの検出方法についてその詳細を説明する。図2に示すブラシレスモータの誘起電圧と位置検出器の出力信号で、代表として時計方向回転時の信号CS1のHからLへの変化点の検出について説明する。   Next, details of a method for detecting the direction θ of the three-phase alternating current will be described. With reference to the induced voltage of the brushless motor and the output signal of the position detector shown in FIG. 2, the detection of the changing point from H to L of the signal CS1 during clockwise rotation will be described as a representative.

図2より、電気角30度の位置が時計方向回転時の信号CS1のHからLへの変化点の理想的な位置である。この理想的な位置をθcs1*とする。一方、前記の電流制御を行いながら三相交流電流をゆっくりと回転させる。三相交流電流の方向θを徐々に増加させるとブラシレスモータのロータは時計周りに回転し、30°近辺で位置検出器の出力信号の一つであるCS1がHからLになる。このときの三相交流電流の方向をθcs1とする。例えば図3のように信号CS1がほとんど線間誘起電圧Euwの0V(ゼロボルト)と一致するときはθcs1は30°位である。   From FIG. 2, the position at the electrical angle of 30 degrees is an ideal position of the changing point from H to L of the signal CS1 at the time of clockwise rotation. Let this ideal position be θcs1 *. On the other hand, the three-phase alternating current is slowly rotated while performing the current control. When the direction θ of the three-phase alternating current is gradually increased, the rotor of the brushless motor rotates clockwise, and CS1 which is one of the output signals of the position detector changes from H to L around 30 °. The direction of the three-phase alternating current at this time is θcs1. For example, as shown in FIG. 3, when the signal CS1 almost coincides with 0 V (zero volt) of the line induced voltage Euw, θcs1 is about 30 °.

また、図4のように信号CS1が線間誘起電圧Euwよりも進んでいる場合はθcs1は30°よりも小さい値となる。また、図5のように信号CS1が線間誘起電圧Euwよりも遅れている場合はθcs1は30°よりも大きい値となる。この検出したθcs1を位置検出信号の補正値として図1の記憶手段5に記憶する。   Also, as shown in FIG. 4, when the signal CS1 is ahead of the line induced voltage Euw, θcs1 is a value smaller than 30 °. Further, when the signal CS1 is delayed from the line induced voltage Euw as shown in FIG. 5, θcs1 becomes a value larger than 30 °. The detected θcs1 is stored in the storage means 5 of FIG. 1 as a correction value for the position detection signal.

以上、位置検出信号の補正値の検出方法について説明したが、実際のブラシレスモータ駆動時には例えばブラシレスモータを時計回り方向に駆動する場合、位置検出信号の一つであるCS1がHからLに変化したときに、理想的な位置であるθcs1*である30°を使用せず、予め記憶手段に記憶してある位置検出信号の補正値θcs1を角度情報として使用することでブラシレスモータを効率よく駆動することができる。   The method for detecting the correction value of the position detection signal has been described above. When the brushless motor is driven in the clockwise direction, for example, when the brushless motor is driven in the clockwise direction, CS1 which is one of the position detection signals has changed from H to L. Sometimes, the ideal position θcs1 * of 30 ° is not used, and the correction value θcs1 of the position detection signal stored in advance in the storage means is used as angle information to drive the brushless motor efficiently. be able to.

なお、説明のためブラシレスモータのロータの時計回り時の位置検出器の信号の一つであるCS1のHからLへの変化点について説明したが、他の信号CS2、CS3及びLからHへの変化点についても同様の手法で位置検出信号の補正値を検出することができる。   For the sake of explanation, the change point of CS1 from H to L, which is one of the position detector signals when the rotor of the brushless motor rotates clockwise, has been described. However, other signals CS2, CS3, and L to H The correction value of the position detection signal can be detected by the same method for the change point.

なお、位置検出信号の補正値を検出するときに例えばモータが負荷に接続されており、摩擦の影響を受ける場合に、ブラシレスモータのロータは三相交流電流の方向θよりも少し遅れて追従することが予想される。ブラシレスモータを時計回り及び反時計回りそれぞれに回転させ、それぞれの回転方向で位置検出器の出力信号の変化時の三相交流電流の方向の検出を行う。その検出値の平均値をブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶手段に保存することで、摩擦の影響を受けずに検出でき、ブラシレスモータ駆動時に効率よく駆動することができる。   When detecting the correction value of the position detection signal, for example, when the motor is connected to a load and is affected by friction, the rotor of the brushless motor follows slightly behind the direction θ of the three-phase alternating current. It is expected that. The brushless motor is rotated clockwise and counterclockwise, and the direction of the three-phase alternating current when the output signal of the position detector changes is detected in each rotation direction. The average value of the detected values is stored in the storage means as the correction value of the position detection signal of the brushless motor, so that it can be detected without being affected by friction and can be driven efficiently when the brushless motor is driven.

なお、ブラシレスモータが2極以外のとき、例えば4極のときは、前記実施の形態1で説明したロータが時計回り時の位置検出信号の一つであるCS1のHからLへの変化点はモータの機械角で180°離れた2箇所存在する。2箇所の信号CS1のHからLへの変化点の位置が異なると、1箇所だけの検出では位置検出信号の補正値の誤差が大きくなってしまう可能性がある。この場合機械角で180°離れた2箇所の位置検出信号のCS1のHからLへの変化点を検出し、その平均値をブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶手段に保存することで、4極のブラシレスモータでも駆動時に効率よく駆動することができる。なお、それ以上の極数のブラシレスモータでも同様に極対数分の信号の変化点の三相交流電流の方向θを検出、記憶手段に保存することで同様にブラシレスモータ駆動時に駆動時に効率よく駆動することができる。   When the brushless motor is other than two poles, for example, when there are four poles, the change point from H to L of CS1 which is one of the position detection signals when the rotor described in the first embodiment is clockwise is: There are two places 180 degrees apart in the mechanical angle of the motor. If the positions of the change points from H to L of the two signals CS1 are different, there is a possibility that the error of the correction value of the position detection signal becomes large if only one point is detected. In this case, the change point of CS1 from H to L in two position detection signals separated by 180 ° in mechanical angle is detected, and the average value is stored in the storage means as a correction value of the position detection signal of the brushless motor. Even a 4-pole brushless motor can be driven efficiently during driving. In the case of brushless motors with more poles, similarly, the direction θ of the three-phase AC current at the signal change point for the number of pole pairs is detected and stored in the storage means. can do.

また、位置検出器の補正値を検出するときには三相交流電流の方向をゆっくりと変化させ、ブラシレスモータをゆっくりと回転させることで、精度良く位置検出器の補正値を検出することができる。一方で補正したい位置検出信号の変化点が多数ある場合や、4極以上のモータで実施の形態3のように複数の同信号の変化点の平均値を補正値として検出したい場合、ブラシレスモータを補正値の検出の最初から最後まで三相交流電流をゆっくりと回転させると位置検出器の補正に掛る時間が長くなってしまう。本発明は、位置検出器の補正値を取得したい近傍は三相交流電流の方向θをゆっくりと変化し、ブラシレスモータをゆっくりと回転させ、それ以外の部分は三相交流電流の方向θを比較的早く変化させブラシレスモータを早く回転させることで、位置検出器の補正値の取得にかかる時間を短縮することができる。   In addition, when detecting the correction value of the position detector, the correction value of the position detector can be detected with high accuracy by slowly changing the direction of the three-phase alternating current and slowly rotating the brushless motor. On the other hand, when there are many change points of the position detection signal to be corrected, or when it is desired to detect an average value of a plurality of change points of the same signal as a correction value as in Embodiment 3 with a motor having four or more poles, a brushless motor is used. If the three-phase alternating current is slowly rotated from the beginning to the end of detection of the correction value, the time required for correcting the position detector becomes longer. In the present invention, in the vicinity where the correction value of the position detector is desired to be obtained, the direction θ of the three-phase alternating current is slowly changed, the brushless motor is slowly rotated, and the other portions are compared with the direction θ of the three-phase alternating current. The time required for acquiring the correction value of the position detector can be shortened by changing the speed quickly and rotating the brushless motor quickly.

また、位置検出信号の補正値を記憶する記憶手段を不揮発性メモリとすることで、例えば本発明のモータ制御装置を工場出荷時に位置検出信号の補正を実施し、位置検出信号の補正値を記憶手段である不揮発性メモリに記憶することで、電源を切断しても補正値は記憶され、電源の再投入時に位置検出信号の補正を実施することなく効率よくブラシレスモータを駆動することができる。   Further, the storage means for storing the correction value of the position detection signal is a non-volatile memory, so that, for example, the motor control device of the present invention corrects the position detection signal at the time of shipment from the factory and stores the correction value of the position detection signal By storing in the nonvolatile memory as means, the correction value is stored even when the power is turned off, and the brushless motor can be driven efficiently without performing correction of the position detection signal when the power is turned on again.

また、洗濯機、特にドラム式洗濯機またはドラム式洗濯乾燥機は洗濯時には低速・大トルク、脱水時には高速・低トルクでの駆動が必要である。ドラム式洗濯機またはドラム式洗濯乾燥機のドラム駆動用モータとしてブラシレスモータを使用した場合、洗濯時の効率を確保するために誘起電圧をある程度上げておきたい。そのために脱水時には電源電圧に対してモータの誘起電圧が比較的高くなるため、進角制御を行うのが一般的である。ドラム式洗濯機またはドラム式洗濯乾燥機に本発明のモータ制御装置を搭載することで、効率よくドラムを駆動することができ、効率のよいドラム式洗濯機またはドラム式洗濯乾燥機を実現することができる。   In addition, a washing machine, particularly a drum-type washing machine or a drum-type washing / drying machine, needs to be driven at a low speed and a large torque during washing and at a high speed and a low torque during dehydration. When a brushless motor is used as a drum driving motor of a drum-type washing machine or drum-type washing / drying machine, it is desired to increase the induced voltage to some extent in order to ensure efficiency during washing. Therefore, since the induced voltage of the motor is relatively high with respect to the power supply voltage during dehydration, it is common to perform advance angle control. By mounting the motor control device of the present invention on a drum type washing machine or drum type washing and drying machine, the drum can be driven efficiently, and an efficient drum type washing machine or drum type washing and drying machine is realized. Can do.

以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、位置検出器の検出位置のばらつきの影響を受けずに低速から高速まで効率よくブラシレスモータを駆動するモータ制御装置を実現する。   As described above, the motor control device according to the present invention realizes a motor control device that efficiently drives a brushless motor from a low speed to a high speed without being affected by variations in the detection position of the position detector.

1 制御回路
2 ブラシレスモータ
3 位置検出器
4 電流検出回路
5 記憶手段
C コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control circuit 2 Brushless motor 3 Position detector 4 Current detection circuit 5 Memory | storage means C Capacitor

Claims (6)

ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータのロータ位置を検出する位置検出器と、前記ブラシレスモータを駆動するインバータと、前記インバータが前記ブラシレスモータに流す電流を検出する電流検出器と、前記位置検出器と前記電流検出器の出力信号に基づき前記インバータの制御を行う制御回路と、前記制御回路に付随した記憶手段と、を有し、
前記制御手段は、
電流指令の大きさと電流指令の方向からなる電流指令を有し、
前記電流指令に基づき前記ブラシレスモータの巻線に流す電流を制御して三相交流電流を印加し、
前記電流指令の方向を回転することで前記ブラシレスモータの巻線に印加する三相交流電流を回転させ、
前記位置検出器の出力信号の変化時の前記電流指令の方向を検出することにより前記三相交流電流の方向を検出し、
前記三相交流電流の方向の検出値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として前記記憶手段に記憶し、
前記ブラシレスモータの運転時には、前記位置検出器の出力信号と前記位置検出信号の補正値を用いて前記ブラシレスモータの制御を行う、
モータ制御装置。
A brushless motor; a position detector that detects a rotor position of the brushless motor; an inverter that drives the brushless motor; a current detector that detects a current that the inverter passes through the brushless motor; the position detector; A control circuit for controlling the inverter based on an output signal of a current detector, and storage means attached to the control circuit,
The control means includes
It has a current command consisting of the magnitude of the current command and the direction of the current command,
Applying a three-phase alternating current by controlling the current flowing through the winding of the brushless motor based on the current command ,
By rotating the direction of the current command to rotate the three-phase alternating current applied to the winding of the brushless motor,
Detecting the direction of the three-phase alternating current by detecting the direction of the current command when the output signal of the position detector changes,
Storing the detected value of the direction of the three-phase alternating current in the storage means as a correction value of the position detection signal of the brushless motor;
During operation of the brushless motor, the brushless motor is controlled using an output signal of the position detector and a correction value of the position detection signal.
Motor control device.
ブラシレスモータを時計回り及び反時計回りそれぞれに回転させ、
それぞれの回転方向で位置検出器の出力信号の変化時の三相交流電流の方向の検出を行い、
前記三相交流電流の方向の検出値の平均値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶手段に記憶する、
請求項1記載のモータ制御装置。
Rotate the brushless motor clockwise and counterclockwise,
Detect the direction of three-phase alternating current when the position detector output signal changes in each rotation direction,
An average value of the detected values in the direction of the three-phase alternating current is stored in a storage means as a correction value of the position detection signal of the brushless motor.
The motor control device according to claim 1.
検出する三相交流電流の方向はブラシレスモータの極対数と同じ周期分であり、
前記三相交流電流の検出値の平均値を前記ブラシレスモータの位置検出信号の補正値として記憶手段に記憶する、
請求項1記載のモータ制御装置。
The direction of the detected three-phase AC current is the same period as the number of pole pairs of the brushless motor.
Storing an average value of the detected values of the three-phase alternating current in a storage means as a correction value of a position detection signal of the brushless motor;
The motor control device according to claim 1.
位置検出信号の補正値を検出する近傍の三相交流電流の回転速度に対して、位置検出信号の補正値を検出しない範囲は三相交流電流の回転速度を早くした、
請求項1から3いずれか1項に記載のモータ制御装置。
The range in which the correction value of the position detection signal is not detected is faster than the rotation speed of the three-phase AC current in the vicinity where the correction value of the position detection signal is detected.
The motor control apparatus of any one of Claim 1 to 3.
記憶手段は不揮発性メモリである、請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the storage unit is a nonvolatile memory. 請求項1から5のモータ制御装置を備えた洗濯機または洗濯乾燥機。 A washing machine or a washing dryer provided with the motor control device according to claim 1.
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