JPH06153580A - 三相ブラシレス同期電動機のセンサレス駆動方法及びその装置 - Google Patents

三相ブラシレス同期電動機のセンサレス駆動方法及びその装置

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JPH06153580A
JPH06153580A JP4290618A JP29061892A JPH06153580A JP H06153580 A JPH06153580 A JP H06153580A JP 4290618 A JP4290618 A JP 4290618A JP 29061892 A JP29061892 A JP 29061892A JP H06153580 A JPH06153580 A JP H06153580A
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JP
Japan
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phase
synchronous motor
brushless synchronous
circuit
zero
Prior art date
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JP4290618A
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English (en)
Inventor
Yasuo Ono
保夫 小野
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HAIPII TEC KK
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HAIPII TEC KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 三相ブラシレス同期電動機において、各相に
誘起する誘起電圧を基に転流位置を検出し、回転子位置
検出を行うセンサを廃止するようにする。 【構成】 駆動装置3から所定の通電角の矩形波を所定
のタイミングで三相ブラシレス同期電動機1に印加して
駆動する構成の三相ブラシレス同期電動機において、各
相の誘起電圧の零クロスをする毎にパルスを出力するオ
ア回路8と、上記各相の誘起電圧の位相をずらす微分回
路6と、上記誘起電圧波形と微分回路6の出力する出力
波形とオア回路8が出力する零クロス時点のタイミング
信号とから上記所定の通電角の矩形波を三相ブリッジ回
路21から出力させるためのパルスを生成するパルス作
成回路とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三相ブラシレス同期電
動機、特に同期電動機固有の脱調現象を避けるために用
いられる回転子位置検出器を無くし、それに替わる新規
な検出法で脱調を回避できるようにした三相ブラシレス
同期電動機のセンサレス駆動方法及びその装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】三相同期電動機の駆動方法は、古くから
行われている例として、モータの負荷慣性モーメントを
大きくし、起動時においては脱調しないように徐々に電
源周波数を増加させ同期運転できるようにし、また急激
な負荷変動に際しては負荷の持つ慣性モーメントによる
放出エネルギーにより、脱調しにくくして使用してい
た。
【0003】しかし最近になって、同期電動機の有する
高効率に着眼し、またブラシのない三相同期電動機がメ
ンテナンスの容易性により見直され、高速、高応答を要
する分野、例えばファクトリオートメーションに使用さ
れるサーボ電動機又は制御用電動機等の用途に利用され
てきている。この様な用途に利用するためには、負荷慣
性モーメントは出来るだけ小さくおさえ、その応答性を
重視しなければならず、同期電動機固有の脱調現象を解
決することが必要となる。
【0004】その解決方法として一般的な手法は、同期
電動機の回転子の位置を検出する回転子位置検出器を用
いる方法であり、当該回転子位置検出器からの検出信号
によって同期通電させるいわゆる転流制御方法である。
【0005】図4は三相ブラシレス同期電動機の120
°通電方式に係る波形説明図を示しており、各相電圧
U,V,Wの相誘起電圧とこれら各相に対する通電電流
の位相関係は常に一致しており、また相電圧の誘起電圧
が零となる(0Vを横切る)点の前後30°は通電休止
期間で、各相はこの通電休止期間を除いて誘起電圧に同
位相となるように120°の通電が行われる。これらの
通電休止期間は、モータ軸上に設けられた回転子位置検
出器、例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダ等のセ
ンサを用い、回転子位置を検出することにより得てい
る。
【0006】現在では、この様なセンサを用いることで
高応答で負荷変動に安定な、脱調することなく高効率の
三相ブラシレス同期電動機の使用が可能となってきてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
にセンサを有するが故に、モータの使用環境によっては
その利用上の制限される場合があり、例えば高湿度、極
高低温、ガス雰囲気等の環境下ではセンサの性能を悪化
させその使用が出来ないことがある。
【0008】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あり、上記のセンサを廃止するようにし、速度、トルク
の広い範囲で脱調することなく安定に制御可能とした三
相ブラシレス同期電動機のセンサレス駆動方法及びその
装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の三相ブラシレス同期電動機のセンサレス
駆動方法は、インバータを介して所定の通電角の矩形波
を印加しモータを駆動する構成の三相ブラシレス同期電
動機において、各相毎に、各相に誘起する誘起電圧の零
クロスを検出すると共に、当該零クロスの検出時点を基
に上記の所定の通電角の矩形波を生成してインバータに
印加する構成となし、転流位置検出を行うようにしたこ
とを特徴としている。
【0010】そして、本発明の三相ブラシレス同期電動
機のセンサレス駆動装置は、インバータを介して所定の
通電角の矩形波を印加しモータを駆動する構成の三相ブ
ラシレス同期電動機において、各相の誘起電圧の零クロ
スを検出する零クロス検出回路と、上記各相の誘起電圧
の位相をずらす移相器と、上記誘起電圧波形と当該移相
器の出力波形と上記零クロス検出回路が検出する零クロ
ス時点とから、上記所定の通電角の矩形波を上記インバ
ータから出力させるためのパルスを生成するパルス作成
回路とを各相毎に設け、転流位置検出を行うようにした
ことを特徴としている。
【0011】
【実施例】図1は本発明に用いられる転流検出回路の一
実施例構成を示している。同図において、1は三相ブラ
シレス同期電動機、2は転流検出回路、3は駆動装置、
4はフィルタ及び増幅器、5はコンパレータ、6は微分
回路、7はエッジパルス発生回路、8はオア回路、9は
サンプルホールド回路、10は分圧回路、11はコンパ
レータ、12,13はアンド回路、14,15はインバ
ータ回路、16,17は抵抗を表している。
【0012】図1においては、U相分についての転流検
出回路2が図示されており、残りのV相、W相について
も同様の構成の転流検出回路が用いられるが、その図示
が省略されている。以下U相について説明するが、V
相、W相についても同様のことが成立する。
【0013】転流検出回路2は三相ブラシレス同期電動
機1のU相巻線に誘起される相電圧を検出するようにな
っている。図2の波形図を参照しながら説明すると、U
相電圧信号、すなわちU相誘起電圧(図2のA)はフィ
ルタ及び増幅器4に入力し、その高周波成分が除去され
た後(図2のB)、コンパレータ5でU相電圧信号の正
負極性が判別される(図2のC)。
【0014】この正極性の判別信号はエッジパルス発生
回路7に入力し、当該正極性の判別信号の立上りと立下
りとでそれぞれパルスを発生させ、オア回路8で合成し
てフィルタ及び増幅器4から出力されるU相電圧信号に
ついての零クロスの検出をするパルスを出力するように
なっている(図2のD)。そしてこの零クロスの検出信
号はサンプルホールド回路9のサンプリングタイミング
信号として使用される。
【0015】一方、フィルタ及び増幅器4から出力され
るU相電圧信号は、その位相を90°進める微分回路6
に入力され、その90°位相の進んだU相電圧信号(図
2のE)がサンプルホールド回路9に入力し、上記オア
回路8からのサンプリングタイミング信号でサンプルホ
ールドされる(図2のF)。図2のFで示される実線の
サンプルホールドされた信号は分圧回路10に入力し、
抵抗16,17によって√3/2倍の電圧、すなわち c
os30°に相当する角度を得る電圧比に分圧され、コン
パレータ11の非反転入力端子に基準電圧として入力さ
れる。このコンパレータ11の反転入力端子には微分回
路6からの90°進んだU相電圧信号が入力されている
ので、分圧回路10で分圧された上記サンプルホールド
された信号の√3/2倍の基準電圧より当該90°進ん
だU相電圧信号が小さいとき、コンパレータ11からH
レベル信号を出力する(図2のG)。従ってコンパレー
タ11から出力される図2のGの信号は、フィルタ及び
増幅器4から得られるU相電圧信号の正極性波形の零ク
ロス点より30°位相が遅れたパルス波形となってい
る。
【0016】このようにして得られた図2のGの信号
は、コンパレータ5から得られる出力信号とインバータ
回路14,15及びアンド回路12,13の論理回路を
通すことにより、アンド回路12,13からは図2の
H,I図示の波形パルスL,Mを得ることができる。当
該パルスL,Mは次に説明する様に三相ブラシレス同期
電動機を回転させる転流検出信号となる。
【0017】図3は本発明の具体的一実施例構成を示し
ており、符号1,2,12,13は図1のものに対応し
ている。符号21は三相ブリッジ回路、22はベースド
ライブ回路、23は補助駆動パルス発生器、24ないし
29はオア回路、30ないし35はアンド回路、36な
いし41はインバータ回路を表している。
【0018】U相、V相、W相の各転流検出回路2の入
力信号は、三相ブラシレス同期電動機1の端子U,V,
Wからそれぞれ得る。U相、V相、W相の各転流検出回
路2の各出力信号は、アンド回路30ないし35及びイ
ンバータ回路36ないし41の論理回路、更にオア回路
24ないし29を経てベースドライブ回路22に入り、
三相ブリッジ回路21のベース駆動信号となる。つまり
三相ブラシレス同期電動機1は図4に示されているU
相、V相、W相の各相電流と同じタイミングで各相に1
20°通電期間と60°休止期間との各期間を有する電
力が三相ブリッジ回路21から供給されることになる。
【0019】上記アンド回路30ないし35にはそれぞ
れPWM信号を与えるようにしてあり、このPWM信号
による通電パルス幅制御によって三相ブラシレス同期電
動機1への供給電力を変化させ、三相ブラシレス同期電
動機1の回転数を制御するようにしている。
【0020】この時の回転変化による転流位置の変化は
各相の転流検出回路2によって検出され、広い範囲にお
いて脱調することなく安定な、高効率の制御を可能とし
ている。
【0021】なお、本方式では、三相ブラシレス同期電
動機1の回転が或る程度まで上昇し転流検出回路2がそ
の転流検知補捉可能な誘起電圧の発生を要するため、低
回転速度域においては図1に示されているフィルタ及び
増幅器4のゲインを上げるようにしている。そして高回
転速度域においてはそのゲインを下げ検出精度の安定を
計るようにしている。又起動時には、誘起電圧が生じな
いため転流位置検出は不可能となるので、補助駆動パル
ス発生器23が設けられており、当該補助駆動パルス発
生器23によって三相ブラシレス同期電動機1の低速同
期回転を得、転流検出回路2が転流位置検出可能となっ
た時点で当該補助駆動パルス発生器23の出力を止める
ようにされている。
【0022】図1に示された転流検出回路2の構成は一
実施例であり、他の回路で構成されていてもよいことは
勿論のことである。そして上記説明では通電角が120
°の場合を例に挙げ説明したが、通電角が120°以外
の例えば150°,180°の三相ブラシレス同期電動
機等についても、本発明が適用される。
【0023】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、三
相ブラシレス同期電動機の転流位置を正しく検出するこ
とができ、三相ブラシレス同期電動機に所定の通電角の
矩形波を通電させることができる。従って回転検出用の
ホール素子、レゾルバ、エンコーダ等の回転検出用のセ
ンサが不要となり、悪環境の下でも三相ブラシレス同期
電動機を脱調することなく安定に制御することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられる転流検出回路の一実施例構
成である。
【図2】図1の動作波形図である。
【図3】本発明の具体的一実施例構成である。
【図4】三相ブラシレス同期電動機の120°通電方式
に係る波形説明図である。
【符号の説明】
1 三相ブラシレス同期電動機 2 転流検出回路 3 駆動装置 4 フィルタ及び増幅器 5 コンパレータ 6 微分回路 9 サンプルホールド回路 10 分圧回路 21 三相ブリッジ回路 22 ベースドライブ回路 23 補助駆動パルス発生器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】図1においては,U相分についての転流検
出回路2が図示されており,残りのV相,W相について
も同様の構成の転流検出回路が用いられるが,その図示
が省略されている。以下U相について説明するが,V
相,W相についても同様のことが成立する。なお,三相
ブラシレス同期電動機1の中性点をアースにおとす図が
示されているが,当該三相ブラシレス同期電動機1の中
性点は見掛け上0Vであるとみなし得ることから,中性
点をアースに落とさずに浮かせておいてもよい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インバータを介して所定の通電角の矩形
    波を印加しモータを駆動する構成の三相ブラシレス同期
    電動機において、 各相毎に、各相に誘起する誘起電圧の零クロスを検出す
    ると共に、 当該零クロスの検出時点を基に上記の所定の通電角の矩
    形波を生成してインバータに印加する構成となし、 転流位置検出を行うようにしたことを特徴とする三相ブ
    ラシレス同期電動機のセンサレス駆動方法。
  2. 【請求項2】 インバータを介して所定の通電角の矩形
    波を印加しモータを駆動する構成の三相ブラシレス同期
    電動機において、 各相の誘起電圧の零クロスを検出する零クロス検出回路
    と、 上記各相の誘起電圧の位相をずらす移相器と、 上記誘起電圧波形と当該移相器の出力波形と上記零クロ
    ス検出回路が検出する零クロス時点とから、上記所定の
    通電角の矩形波を上記インバータから出力させるための
    パルスを生成するパルス発生回路とを各相毎に設け、転
    流位置検出を行うようにしたことを特徴とする三相ブラ
    シレス同期電動機のセンサレス駆動装置。
JP4290618A 1992-10-29 1992-10-29 三相ブラシレス同期電動機のセンサレス駆動方法及びその装置 Pending JPH06153580A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2246679B (en) * 1989-06-06 1994-03-09 Furuno Electric Co Radar apparatus
KR20020022410A (ko) * 2000-09-20 2002-03-27 이해종 브러시리스 직류전동기용 센서리스 드라이브시스템 및그에 따른 회전자 위치 간접 검출방법
WO2006109712A1 (ja) * 2005-04-11 2006-10-19 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha モータ駆動装置及び電子機器
US7402968B2 (en) 2005-12-08 2008-07-22 Mitsubishi Electric Corporation Field winding synchronous generator-motor
JP2012075196A (ja) * 2010-09-27 2012-04-12 On Semiconductor Trading Ltd ドライブ回路

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