JP2006149097A - Motor controller - Google Patents

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Komao Morishita
高麗雄 森下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller capable of stable switching between an intermittent energization drive system and a 180° energization drive system. <P>SOLUTION: This motor controller includes: an inverter circuit 5 for supplying electric power to a motor 6; a 180°energization drive section 9 for controlling the inverter circuit 5 through a PWM preparation/each phase distribution section 11 for drive of the motor 6 by the 180° energization drive system; an intermittent conduction drive section 8 to control the inverter circuit 5 through the PWM preparation/each phase distribution section 11 for drive of the motor 6 by the 180° energization drive system; a drive system selection section 10 for selecting either of the drive systems; and a rotational-speed control PMW duty/modulation rate calculation section 12 for correcting a drive signal immediately before switching by one drive system to obtain a drive signal immediately after switching by the other drive system at the time of switching from one drive system to the other drive system. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、永久磁石が装着された回転子を有するブラシレスモータ等の同期モータを駆動制御するモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that drives and controls a synchronous motor such as a brushless motor having a rotor on which a permanent magnet is mounted.

従来、ブラシレスモータ(以下、「モータ」と称する)のロータ位置を検出する位置センサを用いずにモータを駆動制御するセンサレス運転においては、通電休止期間を設け通電角を180度未満とした間欠通電駆動方式が一般的に用いられている。この間欠通電駆動方式では、モータコイルヘの通電を行う際に、一定期間の通電休止期間の間にモータの回転によってモータコイルに発生する誘起電圧をモータコイル端子から検出し、この誘起電圧からモータヘの通電タイミングを決定する。このような間欠通電駆動方式としては、通電角を120度としたいわゆる120度通電駆動が一般的である。   Conventionally, in a sensorless operation in which a motor is driven and controlled without using a position sensor that detects a rotor position of a brushless motor (hereinafter referred to as “motor”), an intermittent energization with an energization stop period and an energization angle of less than 180 degrees is performed. A drive system is generally used. In this intermittent energization drive system, when the motor coil is energized, an induced voltage generated in the motor coil due to the rotation of the motor during a certain period of energization is detected from the motor coil terminal, and the energization to the motor is detected from this induced voltage. Determine timing. As such an intermittent energization drive method, a so-called 120-degree energization drive with an energization angle of 120 degrees is common.

他の駆動方式として、通電休止期間を設けずにモータを駆動するいわゆる180度通電駆動方式がある。180度通電駆動方式の代表例としては、正弦波通電駆動方式が挙げられる。   As another driving method, there is a so-called 180-degree energization driving method in which the motor is driven without providing an energization stop period. A typical example of the 180-degree energization drive method is a sine wave energization drive method.

センサレス運転において180度通電駆動方式を用いる場合の通電タイミング決定方法としては、三相のモータコイル中性点と前記三相コイルと並列に抵抗を接続し、三相のモータコイル中性点と抵抗中性点との電圧を比較することでモータ誘起電圧を検出し、検出したモータ誘起電圧に基づいて通電タイミングを決定する方法、モータ電流を高速演算することでモータ位置を検出して通電タイミングを決定する方法、あるいはモータ駆動電圧とモータ電流との位相差に基づいて通電タイミングを決定する方法等が挙げられる。   As a method for determining energization timing when the 180-degree energization drive method is used in sensorless operation, a three-phase motor coil neutral point and a resistor are connected in parallel with the three-phase coil, and a three-phase motor coil neutral point and resistance are connected. A method of detecting the motor induced voltage by comparing the voltage with the neutral point and determining the energization timing based on the detected motor induced voltage, detecting the motor position by calculating the motor current at high speed and Examples include a method of determining, or a method of determining energization timing based on the phase difference between the motor drive voltage and the motor current.

一般的に、間欠通電駆動方式に比べて180度通電駆動方式は、駆動波形が滑らかなことから、トルク変動、回転変動が少ない駆動方式であると言われている。   Generally, the 180-degree energization drive system is said to be a drive system with less torque fluctuation and rotation fluctuation because the drive waveform is smoother than the intermittent energization drive system.

そして、これら両駆動方式を切換えてモータを駆動制御する制御装置が、特許文献1に開示されている。この特許文献1で開示されている制御装置は、180度通電駆動方式によってモータを駆動制御しているときはエンコーダなどの回転パルス発生手段の出力に基づいて通電タイミングを決定し、この回転パルス発生手段からの出力パルスが検出できないときには180度通電駆動方式から120度通電駆動方式に切換えるものである。
特開平10−341594号公報
A control device that controls driving of the motor by switching between both of these driving methods is disclosed in Patent Document 1. The control device disclosed in Patent Document 1 determines the energization timing based on the output of rotation pulse generating means such as an encoder when the motor is driven and controlled by the 180-degree energization drive system, and generates this rotation pulse. When the output pulse from the means cannot be detected, the 180-degree conduction drive system is switched to the 120-degree conduction drive system.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-341594

しかしながら、特許文献1で開示されている2つの駆動方式を切換えてモータを駆動制御する制御装置においては、駆動方式切換え時の回転数の変動や通電切換えの信頼性が考慮されていない。このため、例えば、駆動方式の切換えによりモータの出力が変化し、ひいては回転数変動が生じて、騒音、振動が発生するおそれがある。また、センサレス運転において、駆動方式切換え時の過渡状態では誘起電圧の変動によってロータ位置検出精度が悪化し、通電タイミングが不安定になり、最悪の場合脱調に至る可能性がある。   However, in the control device that controls driving of the motor by switching between the two driving methods disclosed in Patent Document 1, fluctuations in the number of revolutions at the time of switching the driving method and reliability of switching between energizations are not considered. For this reason, for example, the output of the motor changes due to the switching of the driving method, and as a result, the rotational speed fluctuates, which may cause noise and vibration. In the sensorless operation, in the transient state at the time of switching the drive system, the rotor position detection accuracy deteriorates due to the fluctuation of the induced voltage, the energization timing becomes unstable, and in the worst case, the step-out may occur.

本発明は、上記の問題点に鑑み、間欠通電駆動方式と180度通電駆動方式を安定して切換えることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a motor control device that can stably switch between an intermittent energization driving method and a 180-degree energization driving method.

上記目的を達成するために本発明に係るモータ制御装置は、同期モータに電力を供給する電力供給手段と、通電休止期間を設けていない180度通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する180度通電駆動手段と、通電休止期間を設けている間欠通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する間欠通電駆動手段と、前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式のいずれかを選択する選択手段と、前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式の一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えのときに、前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号を補正して前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号とする駆動信号補正手段とを備える構成(以下、第一の構成という)としている。   In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention includes a power supply unit that supplies power to a synchronous motor, and the synchronous motor that is driven by a 180-degree energization drive method that does not provide an energization pause period. 180 degree energization drive means for controlling the power supply means, intermittent energization drive means for controlling the power supply means so as to drive the synchronous motor in an intermittent energization drive system with an energization pause period, and the 180 degree energization A selection means for selecting one of the driving method and the intermittent energization driving method, and the one of the 180-degree energization driving method and the intermittent energization driving method when switching from one driving method to the other driving method. Drive signal correcting means for correcting the drive signal immediately before switching in the drive system to obtain the drive signal immediately after switching in the other drive system (hereinafter referred to as drive signal correcting means). , Is the first that the configuration).

このような構成によると、前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式の一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えのときに前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号をそのまま前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号とする場合に比べて切換え前後における回転数変動が小さくなり、安定した駆動方式の切換えが可能となる。具体的には前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式への切換えときには、前記180度通電駆動方式における切換え直前の駆動信号を補正によって小さくして前記間欠通電駆動方式における切換え直後の駆動信号とする。また、前記間欠通電駆動方式における切換え直前の駆動信号を補正によって大きくして前記180度通電駆動方式における切換え直後の駆動信号とする。   According to such a configuration, when switching from one drive system of the 180-degree energization drive system and the intermittent energization drive system to the other drive system, the drive signal immediately before the switch in the one drive system remains as it is. Compared with the case of using the drive signal immediately after the switching in the driving method, the fluctuation in the rotational speed before and after the switching becomes small, and the switching of the driving method can be performed stably. Specifically, when switching from the 180-degree energization driving method to the intermittent energization driving method, the drive signal immediately before switching in the 180-degree energization driving method is reduced by correction to reduce the drive signal immediately after switching in the intermittent energization driving method. And Further, the drive signal immediately before switching in the intermittent energization driving method is increased by correction to obtain the drive signal immediately after switching in the 180-degree energization driving method.

また、上記第一の構成のモータ制御装置において、前記同期モータの回転子の機械角が所定値でないときは前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換えを禁止してもよい。さらに、前記同期モータの回転子の機械角が所定値でないときであっても、前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号が補正値を用いて補正されて、前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号となるとともに、前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換え直前の前記同期モータの回転子の機械角に応じて前記補正値を変更する場合は、前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換えを禁止しないようにしてもよい。   In the motor control device having the first configuration, switching from the one drive system to the other drive system may be prohibited when the mechanical angle of the rotor of the synchronous motor is not a predetermined value. Further, even when the mechanical angle of the rotor of the synchronous motor is not a predetermined value, the driving signal immediately before switching in the one driving method is corrected using the correction value, and immediately after switching in the other driving method. And when the correction value is changed according to the mechanical angle of the rotor of the synchronous motor immediately before switching from the one drive method to the other drive method, Switching to the other driving method may not be prohibited.

このような構成によると、前記モータが周期的に負荷変動が生じる負荷を駆動する場合でも、前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号の補正を適切に行うことができる。なお、ここでいう負荷変動とは、例えば空気調和機、冷蔵庫などの冷気サイクルに用いられる圧縮機の1回転中に行われる吸入・圧縮・吐出による負荷変動などである。   According to such a configuration, even when the motor drives a load that periodically undergoes load fluctuations, it is possible to appropriately correct the drive signal immediately before switching in the one drive method. The load fluctuation referred to here is, for example, a load fluctuation caused by suction, compression, and discharge performed during one rotation of a compressor used in a cold air cycle such as an air conditioner or a refrigerator.

また、上記第一の構成のモータ制御装置において、前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号が補正値を用いて補正されて、前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号となるとともに、前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換え直前の前記同期モータの状態に応じて前記補正値を変更するようにしてもよい。   Further, in the motor control device of the first configuration, the drive signal immediately before switching in the one driving method is corrected using a correction value to be a driving signal immediately after switching in the other driving method, The correction value may be changed according to the state of the synchronous motor immediately before switching from one drive system to the other drive system.

このような構成によると、きめ細かい駆動制御を行うことができ、回転数変動をより小さくでき、さらなる回転数の安定化を図ることができる。なお、前記同期モータの状態とは、例えば、前記同期モータの通電角、駆動方式切換え時の前記同期モータの回転数、駆動方式切換え時の前記電力供給手段の出力電圧、及び駆動方式切換え時の前記同期モータの回転子の機械角の少なくとも一つである。   According to such a configuration, fine drive control can be performed, the rotational speed fluctuation can be further reduced, and the rotational speed can be further stabilized. The state of the synchronous motor includes, for example, the energization angle of the synchronous motor, the rotational speed of the synchronous motor when the driving method is switched, the output voltage of the power supply means when the driving method is switched, and the switching method when the driving method is switched. It is at least one of the mechanical angles of the rotor of the synchronous motor.

また、間欠通電駆動方式における駆動信号が定義に反する値になることを防止する観点から、上記各構成のモータ制御装置において、前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式への切換えのときに、前記180度通電駆動方式における切換え直前の駆動信号を補正したものが前記間欠通電駆動方式における駆動信号の最大値を越えている場合は前記間欠通電駆動方式における駆動信号の最大値を前記間欠通電駆動方式における切換え直後の駆動信号としてもよい。   Further, from the viewpoint of preventing the drive signal in the intermittent energization driving method from becoming a value contrary to the definition, in the motor control device of each configuration described above, when switching from the 180-degree energization driving method to the intermittent energization driving method. If the corrected drive signal immediately before switching in the 180-degree energization drive method exceeds the maximum value of the drive signal in the intermittent energization drive method, the maximum value of the drive signal in the intermittent energization drive method is set to the intermittent energization. It may be a drive signal immediately after switching in the drive system.

本発明によると、間欠通電駆動方式と180度通電駆動方式を安定して切換えることができるモータ制御装置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a motor control device that can stably switch between the intermittent energization driving method and the 180-degree energization driving method.

本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係るモータ制御装置の一構成例を図1に示す。図1に示す本発明に係るモータ制御装置は、リアクタ2と、整流回路3と、平滑コンデンサ4と、インバータ回路5と、3相ブラシレスモータ6(以下、「モータ6」という)と、制御回路7と、抵抗R1〜R3と、ロータ位置検出回路13及び14とによって構成されており、商用電源1から電力を受け取っている。なお、ロータ位置検出回路13及び14がデジタル方式のロータ位置検出回路である場合は、ロータ位置検出回路13及び14を制御回路7に内蔵する態様にしてもよい。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. An example of the configuration of a motor control device according to the present invention is shown in FIG. A motor control device according to the present invention shown in FIG. 1 includes a reactor 2, a rectifier circuit 3, a smoothing capacitor 4, an inverter circuit 5, a three-phase brushless motor 6 (hereinafter referred to as “motor 6”), and a control circuit. 7, resistors R <b> 1 to R <b> 3, and rotor position detection circuits 13 and 14, and receives power from the commercial power source 1. If the rotor position detection circuits 13 and 14 are digital rotor position detection circuits, the rotor position detection circuits 13 and 14 may be built in the control circuit 7.

商用電源1からの交流電圧がリアクタ2を介して整流回路3に供給される。リアクタ2は平滑コンデンサ4での力率低下を改善するために設けられている。整流回路3は入力した交流電圧を直流電圧に整流して出力し、整流回路3から出力された直流電圧は平滑コンデンサ4によって平滑化される。なお、本実施形態では、整流回路3に4個のダイオードをブリッジ接続して成る全波整流回路を用いているが、倍電圧整流回路等の他の整流回路を用いても構わない。また、近年行われている可変電源供給方法である、いわゆるPAM (Pulse Amplitude Modulation)方式を採用してもよい。   An AC voltage from the commercial power source 1 is supplied to the rectifier circuit 3 via the reactor 2. The reactor 2 is provided in order to improve the power factor drop in the smoothing capacitor 4. The rectifier circuit 3 rectifies and outputs the input AC voltage to a DC voltage, and the DC voltage output from the rectifier circuit 3 is smoothed by the smoothing capacitor 4. In the present embodiment, a full-wave rectifier circuit in which four diodes are bridge-connected to the rectifier circuit 3 is used, but other rectifier circuits such as a voltage doubler rectifier circuit may be used. Further, a so-called PAM (Pulse Amplitude Modulation) method, which is a variable power supply method performed in recent years, may be employed.

平滑コンデンサ4によって平滑化された直流電圧はインバータ回路5に供給される。インバータ回路5は6個の半導体スイッチング素子である駆動素子が3相ブリッジ状に結線されている回路であり、インバータ回路5からの駆動電圧はモータ6に出力される。   The DC voltage smoothed by the smoothing capacitor 4 is supplied to the inverter circuit 5. The inverter circuit 5 is a circuit in which driving elements which are six semiconductor switching elements are connected in a three-phase bridge shape, and the driving voltage from the inverter circuit 5 is output to the motor 6.

制御回路7は、モータ6を駆動制御するための回路であり、一般にマイクロコンピュータやDSP(Digital Signal Processor)が用いられる。制御回路7は、間欠通電駆動部8と、180度通電駆動部9と、駆動方式選択部10と、PWM作成/各相分配部11と、回転数制御PWMデューティ/変調率演算部12とを備えている。   The control circuit 7 is a circuit for driving and controlling the motor 6, and a microcomputer or a DSP (Digital Signal Processor) is generally used. The control circuit 7 includes an intermittent energization drive unit 8, a 180-degree energization drive unit 9, a drive method selection unit 10, a PWM creation / each phase distribution unit 11, and a rotation speed control PWM duty / modulation rate calculation unit 12. I have.

間欠通電駆動部8は、通電角180度未満とし通電休止期間を設けた間欠通電駆動方式でモータ6を駆動するために、通電タイミングの設定、駆動電圧(PWMデューティ)基準値(例えば回転数制御PWMデューティ)の設定などの制御を行う。180度通電駆動部9は、180度通電駆動方式でモータ6を駆動するために、通電タイミングの設定、駆動電圧(PWMデューティ)基準値(例えば回転数制御変調率)の設定などの制御を行う。駆動方式選択部10は、駆動方式を選択し、間欠通電駆動部8又は180度通電駆動部9を動作させる。PWM作成/各相分配部11は、間欠通電駆動部8又は180度通電駆動部9の出力に基づいて、インバータ回路5の各駆動素子を駆動するためのPWM駆動信号を駆動素子毎に作成しインバータ回路5に出力する。回転数制御PWMデューティ/変調率演算部12は、駆動方式切換え時のPWMデューティあるいは変調率を算出する。   The intermittent energization drive unit 8 sets the energization timing and sets a drive voltage (PWM duty) reference value (for example, rotation speed control) in order to drive the motor 6 by an intermittent energization drive method in which an energization angle is less than 180 degrees and an energization stop period is provided. Control such as setting of PWM duty). The 180-degree energization drive unit 9 performs control such as setting of energization timing and setting of a drive voltage (PWM duty) reference value (for example, rotation speed control modulation factor) in order to drive the motor 6 by the 180-degree energization drive method. . The drive method selection unit 10 selects a drive method and operates the intermittent energization drive unit 8 or the 180-degree energization drive unit 9. The PWM creation / each phase distribution unit 11 creates, for each drive element, a PWM drive signal for driving each drive element of the inverter circuit 5 based on the output of the intermittent conduction drive unit 8 or the 180-degree conduction drive unit 9. Output to the inverter circuit 5. The rotation speed control PWM duty / modulation rate calculation unit 12 calculates the PWM duty or the modulation rate when the drive method is switched.

駆動方式選択部10は、モータ6の状態あるいは外部指示に応じて、間欠通電駆動方式か180度通電駆動方式のいずれかを選択する。ここで、モータ6の状態とは、回転数、駆動電圧(PWMデューティ)、効率、負荷状態、外乱状態などをいう。例えば、モータ6に供給される駆動電圧(PWMデューティ)が低いときは駆動方式選択部10によって間欠通電駆動方式が選択され、モータ6に供給される駆動電圧(PWMデューティ)が高いときは駆動方式選択部10によって180度通電駆動方式が選択されるようにする。また、モータ6の回転数が低いときは駆動方式選択部10によって間欠通電駆動方式が選択され、モータ6の回転数が高いときは駆動方式選択部10によって180度通電駆動方式が選択されるようにしてもよい。また、モータ6に供給される駆動電圧(PWMデューティ)とモータ6の回転数との乗算値を算出し、その算出した乗算値が閾値より低いときは駆動方式選択部10によって間欠通電駆動方式が選択され、その算出した乗算値が閾値以上であるときは駆動方式選択部10によって180度通電駆動方式が選択されるようにしてもよい。また、インバータ回路5に供給される直流電流の電流値を検出する電流検出回路を設け、その電流検出回路によって検出された電流値が所定値以上になった場合に、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式に切換えるようにしてもよい。さらに、駆動方式選択部10に外部指示を与える外部スイッチを設けてもよい。これにより、操作者が外部スイッチを操作することで駆動方式を切換えることが可能となる。例えば、夜間に運転するとき低騒音化を重視して180度通電駆動方式でモータ6を駆動させたい場合、操作者は外部スイッチ操作によって駆動方式選択部10に180度通電駆動方式を選択させることができる。   The drive method selection unit 10 selects either the intermittent energization drive method or the 180 degree energization drive method according to the state of the motor 6 or an external instruction. Here, the state of the motor 6 refers to the rotation speed, drive voltage (PWM duty), efficiency, load state, disturbance state, and the like. For example, when the driving voltage (PWM duty) supplied to the motor 6 is low, the intermittent driving method is selected by the driving method selection unit 10, and when the driving voltage (PWM duty) supplied to the motor 6 is high, the driving method is selected. The 180 degree energization driving method is selected by the selection unit 10. Further, when the rotation speed of the motor 6 is low, the intermittent drive method is selected by the drive method selection unit 10, and when the rotation number of the motor 6 is high, the 180-degree drive method is selected by the drive method selection unit 10. It may be. Also, a multiplication value of the drive voltage (PWM duty) supplied to the motor 6 and the rotation speed of the motor 6 is calculated, and when the calculated multiplication value is lower than the threshold value, the drive method selection unit 10 sets the intermittent energization drive method. When the calculated multiplication value is greater than or equal to the threshold value, the drive method selection unit 10 may select the 180-degree energization drive method. In addition, a current detection circuit for detecting the current value of the direct current supplied to the inverter circuit 5 is provided, and when the current value detected by the current detection circuit becomes equal to or greater than a predetermined value, the 180 degree conduction drive system is intermittently operated. You may make it switch to an energization drive system. Furthermore, an external switch that gives an external instruction to the driving method selection unit 10 may be provided. As a result, the driving method can be switched by the operator operating the external switch. For example, when driving at night, the motor 6 is driven by the 180-degree energization drive method with an emphasis on noise reduction, and the operator causes the drive method selection unit 10 to select the 180-degree energization drive method by operating an external switch. Can do.

なお、トルク変動、振動、騒音の抑制や効率の向上のためには、180度通電駆動とし、尚かつ駆動波形の滑らかな変化が実現できる正弦波状通電にすることが望ましい。また、間欠通電駆動の駆動波形としては、通電角を180度未満として駆動波形中に通電休止期間を設けて、その通電休止期間に発生する誘起電圧を検出できれば、いかなる駆動波形でも構わない。例えば120度通電駆動とすれば、完全2相通電であり、矩形波通電が可能であるので、各相に供給する駆動波形を作成しやすいという利点がある。   In order to suppress torque fluctuation, vibration, noise, and improve efficiency, it is desirable to use 180-degree energization drive and sinusoidal energization that can realize a smooth change in the drive waveform. The drive waveform for intermittent energization driving may be any drive waveform as long as the energization angle is less than 180 degrees and an energization stop period is provided in the drive waveform and an induced voltage generated in the energization stop period can be detected. For example, 120-degree energization driving is complete two-phase energization, and rectangular wave energization is possible. Therefore, there is an advantage that it is easy to create a drive waveform to be supplied to each phase.

次に、間欠通電駆動方式における駆動波形と180度通電駆動方式における駆動波形について説明する。間欠通電駆動方式の一例である矩形波120度通電駆動方式における駆動波形を図2に示し、180度通電駆動方式の一例である正弦波通電駆動方式における駆動波形を図3に示す。なお、図2及び図3は、インバータ回路5の駆動素子を駆動するPWM駆動信号(PWM作成/各相分配部11の出力信号)をコイル端子ごとにアナログ値として示した波形図であり、実際の通電期間中の駆動波形は数〜数十kHzでPWMチョッピングされており、目標回転数になるようにPWM駆動信号のデューティが変更される。PWM駆動信号のデューティの変更によって、モータ6に印加される電圧または電流が変更され、回転数およびトルクの制御が行われる。   Next, a driving waveform in the intermittent energization driving method and a driving waveform in the 180 degree energization driving method will be described. FIG. 2 shows a drive waveform in a rectangular wave 120-degree conduction drive method that is an example of the intermittent conduction drive method, and FIG. 3 shows a drive waveform in a sine wave conduction drive method that is an example of the 180-degree conduction drive method. 2 and 3 are waveform diagrams showing PWM drive signals for driving the drive elements of the inverter circuit 5 (PWM generation / output signals of the respective phase distribution units 11) as analog values for each coil terminal. The drive waveform during the energization period is PWM chopped at several to several tens of kHz, and the duty of the PWM drive signal is changed so as to reach the target rotational speed. By changing the duty of the PWM drive signal, the voltage or current applied to the motor 6 is changed, and the rotation speed and torque are controlled.

ここで、駆動方式選択部10によって間欠通電駆動方式が選択されている場合に制御回路7が行う回転数制御について図4のフローチャートを参照して説明する。   Here, the rotational speed control performed by the control circuit 7 when the intermittent energization drive system is selected by the drive system selection unit 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

間欠通電駆動部8は、目標回転数N1で回転させるための指令信号が外部から与えられると(ステップS1)、その指令信号に応じて回転数制御PWMデューティを設定する(ステップS2)。PWM作成/各相分配部11は、間欠通電駆動部8の出力に基づいて、インバータ回路5の各駆動素子を駆動するためのPWM駆動信号を駆動素子毎に作成しインバータ回路5に出力する。そして、ロータ位置検出回路13はモータコイル端子からの誘起電圧に基づいてロータ位置を検出し、間欠通電駆動部8は位置検出回路13から出力されるロータ位置検出信号に基づいてモータ6の実働回転数Nを検出し(ステップS3)、実働回転数Nが目標回転数N1と一致しているか否かを判定する(ステップS4)。   When a command signal for rotating at the target rotational speed N1 is given from the outside (step S1), the intermittent energization drive unit 8 sets the rotational speed control PWM duty according to the command signal (step S2). The PWM creation / each phase distribution unit 11 creates a PWM drive signal for driving each drive element of the inverter circuit 5 based on the output of the intermittent energization drive unit 8 and outputs the PWM drive signal to the inverter circuit 5. The rotor position detection circuit 13 detects the rotor position based on the induced voltage from the motor coil terminal, and the intermittent energization drive unit 8 performs the actual rotation of the motor 6 based on the rotor position detection signal output from the position detection circuit 13. The number N is detected (step S3), and it is determined whether or not the actual rotational speed N matches the target rotational speed N1 (step S4).

実働回転数Nが目標回転数N1と一致していれば(ステップS4のYES)、ステップS2に移行する。一方、実働回転数Nが目標回転数N1と一致していなければ(ステップS4のNO)、間欠通電駆動部8は、実働回転数Nが目標回転数N1よりも少ないか多いかを判定する(ステップS5)。   If the actual rotational speed N matches the target rotational speed N1 (YES in step S4), the process proceeds to step S2. On the other hand, if the actual rotational speed N does not coincide with the target rotational speed N1 (NO in step S4), the intermittent energization drive unit 8 determines whether the actual rotational speed N is less than or greater than the target rotational speed N1 ( Step S5).

実働回転数Nが目標回転数N1よりも多ければ(ステップS5のNO)、間欠通電駆動部8は回転数制御PWMデューティを減少させ(ステップS6)、その後ステップS2に移行する。一方、実働回転数Nが目標回転数N1よりも少なければ(ステップS5のYES)、間欠通電駆動部8は回転数制御PWMデューティを増大させ(ステップS7)、その後ステップS2に移行する。この動作を繰り返すことによって、回転数制御PWMデューティが調整され、モータ6の実働回転数を目標回転数に応じて制御する回転数制御が行われる。   If the actual rotational speed N is greater than the target rotational speed N1 (NO in step S5), the intermittent energization drive unit 8 decreases the rotational speed control PWM duty (step S6), and then proceeds to step S2. On the other hand, if the actual rotational speed N is less than the target rotational speed N1 (YES in step S5), the intermittent energization drive unit 8 increases the rotational speed control PWM duty (step S7), and then proceeds to step S2. By repeating this operation, the rotational speed control PWM duty is adjusted, and rotational speed control for controlling the actual rotational speed of the motor 6 according to the target rotational speed is performed.

間欠通電駆動方式の一例である矩形波120通電駆動方式が選択された場合にインバータ回路5のU相上アーム駆動素子の制御端子に供給されるPWM駆動信号の波形を図5に示す。矩形波120度通電駆動方式では、通電区間全域にわたって回転数制御PWMデューティと等しいPWMデューティがインバータ回路5からモータ6へ出力される。その他の区間は、通電休止期間となる。   FIG. 5 shows the waveform of the PWM drive signal supplied to the control terminal of the U-phase upper arm drive element of the inverter circuit 5 when the rectangular wave 120 drive method that is an example of the intermittent drive method is selected. In the rectangular wave 120-degree energization drive method, a PWM duty equal to the rotation speed control PWM duty is output from the inverter circuit 5 to the motor 6 over the entire energization section. Other sections are energized suspension periods.

続いて、駆動方式選択部10によって180度通電駆動方式が選択されている場合に制御回路7が行う回転数制御について図6のフローチャートを参照して説明する。   Next, the rotational speed control performed by the control circuit 7 when the 180-degree energization drive system is selected by the drive system selection unit 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

180度通電駆動部9は、目標回転数N1で回転させるための指令信号が外部から与えられると(ステップS8)、その指令信号に応じて回転数制御変調率を設定する(ステップS9)。PWM作成/各相分配部11は、180度通電駆動部9の出力に基づいて、インバータ回路5の各駆動素子を駆動するためのPWM駆動信号を駆動素子毎に作成しインバータ回路5に出力する。そして、ロータ位置検出回路14は三相のモータコイル中性点の電圧と抵抗R1〜R3の中性点の電圧とに基づいてロータ位置を検出し、180度通電駆動部9は位置検出回路14から出力されるロータ位置検出信号に基づいてモータ6の実働回転数Nを検出し(ステップS10)、実働回転数Nが目標回転数N1と一致しているか否かを判定する(ステップS11)。   When the command signal for rotating at the target rotation speed N1 is given from the outside (step S8), the 180-degree energization drive unit 9 sets the rotation speed control modulation rate according to the command signal (step S9). The PWM creation / each phase distribution unit 11 creates a PWM drive signal for driving each drive element of the inverter circuit 5 based on the output of the 180-degree energization drive unit 9 and outputs the PWM drive signal to the inverter circuit 5. . The rotor position detection circuit 14 detects the rotor position based on the voltage at the neutral point of the three-phase motor coil and the voltage at the neutral point of the resistors R1 to R3. The actual rotational speed N of the motor 6 is detected based on the rotor position detection signal output from (step S10), and it is determined whether or not the actual rotational speed N matches the target rotational speed N1 (step S11).

実働回転数Nが目標回転数N1と一致していれば(ステップS11のYES)、ステップS9に移行する。一方、実働回転数Nが目標回転数N1と一致していなければ(ステップS11のNO)、180通電駆動部9は、実働回転数Nが目標回転数N1よりも少ないか多いかを判定する(ステップS12)。   If the actual rotational speed N matches the target rotational speed N1 (YES in step S11), the process proceeds to step S9. On the other hand, if the actual rotational speed N does not match the target rotational speed N1 (NO in step S11), the 180 energization drive unit 9 determines whether the actual rotational speed N is less than or greater than the target rotational speed N1 ( Step S12).

実働回転数Nが目標回転数N1よりも多ければ(ステップS12のNO)、180度通電駆動部9は回転数制御変調率を減少させ(ステップS13)、その後ステップS9に移行する。一方、実働回転数Nが目標回転数N1よりも少なければ(ステップS12のYES)、180度通電駆動部9は回転数制御変調率を増大させ(ステップS14)、その後ステップS9に移行する。この動作を繰り返すことによって、回転数制御変調率が調整され、モータ6の実働回転数を目標回転数に応じて制御する回転数制御が行われる。   If the actual rotational speed N is greater than the target rotational speed N1 (NO in step S12), the 180-degree energization drive unit 9 decreases the rotational speed control modulation rate (step S13), and then proceeds to step S9. On the other hand, if the actual rotational speed N is less than the target rotational speed N1 (YES in step S12), the 180-degree energization drive unit 9 increases the rotational speed control modulation rate (step S14), and then proceeds to step S9. By repeating this operation, the rotational speed control modulation rate is adjusted, and rotational speed control is performed to control the actual rotational speed of the motor 6 according to the target rotational speed.

180度通電駆動方式の一例である正弦波通電駆動方式が選択された場合にインバータ回路5のU相上アーム駆動素子の制御端子に供給されるPWM駆動信号の波形を図7に示す。正弦波通電駆動方式では、通電位相に応じてモータ電流波形が正弦波状となるように、回転数制御変調率を用いて演算されたPWMデューティがインバータ回路5からモータ6へ出力される。   FIG. 7 shows the waveform of the PWM drive signal supplied to the control terminal of the U-phase upper arm drive element of the inverter circuit 5 when the sine wave drive method that is an example of the 180-degree drive method is selected. In the sine wave energization drive system, the PWM duty calculated using the rotation speed control modulation rate is output from the inverter circuit 5 to the motor 6 so that the motor current waveform becomes a sine wave shape according to the energization phase.

次に、モータが駆動する負荷が周期的に変動する例として、モータ6に極数4極(極対数2)の3相ブラシレスモータを用い、モータ6が駆動する負荷を冷蔵庫用レシプロ圧縮機とし、モータ6を120度通電駆動した場合における駆動信号及びモータ6の回転子の機械角1回転での負荷トルク特性を図8に示す。モータの回転子が1回転するには極対数の電気的通電角の周期が必要となり、電気的通電角が同じであっても回転子の機械角が異なれば負荷の大きさも異なる。負荷が一定の時と比べ周期P1では負荷が大きいため、周期は長くなり、周期P2では負荷が小さいため、周期が短くなる。   Next, as an example in which the load driven by the motor periodically fluctuates, a three-phase brushless motor having four poles (two pole pairs) is used as the motor 6, and the load driven by the motor 6 is a reciprocating compressor for a refrigerator. FIG. 8 shows a drive signal when the motor 6 is driven by 120-degree energization and a load torque characteristic at one mechanical angle rotation of the rotor of the motor 6. In order to make one rotation of the rotor of the motor, a period of electrical energization angles of the number of pole pairs is required. Even if the electrical energization angle is the same, the load size is different if the mechanical angle of the rotor is different. Since the load is larger in the period P1 than in the case where the load is constant, the period becomes longer, and in the period P2, the load is smaller, so the period becomes shorter.

モータ6に極数4極(極対数2)の3相ブラシレスモータを用い、モータ6が駆動する負荷を冷蔵庫用レシプロ圧縮機とし、モータ6を120度通電駆動した場合において、間欠通電駆動部8が行う機械角の決定処理について図9のフローチャートを参照して説明する。   When a three-phase brushless motor having four poles (two pole pairs) is used as the motor 6 and the load driven by the motor 6 is a reciprocating compressor for a refrigerator, and the motor 6 is driven by 120 degrees energization, the intermittent energization drive unit 8 Will be described with reference to the flowchart of FIG.

間欠通電駆動部8は、まず周期P1の時間を測定し(ステップS21)、続いて周期2の時間を測定する(ステップS22)。その後、間欠通電駆動部8は、周期P1の時間が周期P2の時間より長いか否かを判定する(ステップS23)。   The intermittent energization drive unit 8 first measures the time period P1 (step S21), and then measures the time period 2 (step S22). Thereafter, the intermittent energization drive unit 8 determines whether or not the period P1 is longer than the period P2 (step S23).

周期P1の時間が周期P2の時間より長ければ(ステップS23のYES)、間欠通電駆動部8は、内蔵する周期P1用カウンタのカウント数T1をインクリメントし、内蔵する周期P2用カウンタのカウント数T2を0とし(ステップS24)、その後ステップS26に移行する。周期P2用カウンタのカウント数T2を0とするのは負荷の状態によって各周期の時間が変化する場合があるためである。ただし、回転子の機械角の1回転での負荷変動が小さい圧縮機をモータ6が駆動する場合に機械角の決定ができなくなることを防止するために、周期P2用カウンタのカウント数T2を0とするのではなく、周期P2用カウンタのカウント数T2をデクリメントするようにしてもよい。   If the period P1 is longer than the period P2 (YES in step S23), the intermittent energization drive unit 8 increments the count number T1 of the built-in period P1 counter, and counts T2 of the built-in period P2 counter. Is set to 0 (step S24), and then the process proceeds to step S26. The reason why the count T2 of the counter for period P2 is set to 0 is that the time of each period may change depending on the load state. However, in order to prevent the determination of the mechanical angle when the motor 6 drives a compressor with a small load fluctuation in one rotation of the rotor mechanical angle, the count number T2 of the counter for the period P2 is set to 0. Instead, the count number T2 of the counter for the period P2 may be decremented.

周期P1の時間が周期P2の時間より長くなければ(ステップS23のNO)、間欠通電駆動部8は、周期P2用カウンタのカウント数T2をインクリメントし、周期P1用カウンタのカウント数T1を0とし(ステップS25)、その後ステップS27に移行する。周期P1用カウンタのカウント数T1を0とするのは負荷の状態によって各周期の時間が変化する場合があるためである。ただし、回転子の機械角の1回転での負荷変動が小さい圧縮機をモータ6が駆動する場合に機械角の決定ができなくなることを防止するために、周期P1用カウンタのカウント数T1を0とするのではなく、周期P1用カウンタのカウント数T1をデクリメントするようにしてもよい。   If the period P1 is not longer than the period P2 (NO in step S23), the intermittent energization drive unit 8 increments the count number T2 of the period P2 counter and sets the count number T1 of the period P1 counter to 0. (Step S25), and then the process proceeds to Step S27. The reason why the count T1 of the counter for the period P1 is set to 0 is that the time of each period may vary depending on the load state. However, in order to prevent the determination of the mechanical angle when the motor 6 drives a compressor having a small load fluctuation in one rotation of the mechanical angle of the rotor, the count number T1 of the counter for the period P1 is set to 0. Instead, the count number T1 of the counter for the period P1 may be decremented.

ステップS26において、通電駆動部8は、周期P1用カウンタのカウント数T1が所定の数Nより大きいか否かを判定する。周期P1用カウンタのカウント数T1が所定の数Nより大きくなければ(ステップS26のNO)、ステップS21に移行する。一方、周期P1用カウンタのカウント数T1が所定の数Nより大きければ(ステップS26のYES)、機械角の決定が可能であるため、ステップS28に移行する。   In step S26, the energization drive unit 8 determines whether or not the count number T1 of the period P1 counter is greater than a predetermined number N. If the count number T1 of the period P1 counter is not greater than the predetermined number N (NO in step S26), the process proceeds to step S21. On the other hand, if the count number T1 of the counter for the period P1 is larger than the predetermined number N (YES in step S26), the mechanical angle can be determined, and the process proceeds to step S28.

ステップS27において、通電駆動部8は、周期P2用カウンタのカウント数T2が所定の数Nより大きいか否かを判定する。周期P2用カウンタのカウント数T2が所定の数Nより大きくなければ(ステップS27のNO)、ステップS21に移行する。一方、周期P2用カウンタのカウント数T2が所定の数Nより大きければ(ステップS27のYES)、機械角の決定が可能であるため、ステップS28に移行する。   In step S27, the energization driving unit 8 determines whether or not the count number T2 of the period P2 counter is greater than a predetermined number N. If the count number T2 of the counter for the period P2 is not greater than the predetermined number N (NO in step S27), the process proceeds to step S21. On the other hand, if the count number T2 of the counter for period P2 is larger than the predetermined number N (YES in step S27), the mechanical angle can be determined, and the process proceeds to step S28.

ステップS28において、通電駆動部8は、機械角0度を決定する。例えば、周期P1から周期P2への切り替わり時点を機械角0度とする。   In step S28, the energization drive unit 8 determines a mechanical angle of 0 degrees. For example, the switching point from the cycle P1 to the cycle P2 is set to 0 degree mechanical angle.

図9のフローチャートはモータ6を120度通電駆動した場合に関するものであるが、モータ6を180度通電駆動した場合は180度通電駆動部が図9のフローチャートと同一内容の処理を行うようにすればよい。また、図9のフローチャートは周期が2種類である場合に関するものであるが、周期が3種類以上である場合は最も長い周期専用のカウンタのカウント数をインクリメントすればよい。   The flowchart in FIG. 9 relates to the case where the motor 6 is driven by 120 degrees energization. However, when the motor 6 is driven by 180 degrees energization, the 180 degrees energization drive unit performs the same processing as the flowchart of FIG. That's fine. Further, the flowchart of FIG. 9 relates to the case where there are two types of cycles, but when the number of cycles is three or more, the count number of the counter dedicated to the longest cycle may be incremented.

ここで、駆動方式を間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換える際の最も容易な方法として、間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティをそのまま180度通電駆動方式の回転数制御変調率とする方法が考えられる。なお、回転数制御PWMデューティと回転数制御変調率とは同次元である。しかしながら、この方法では、現在のモータ6の状態(例えば回転数やモータトルクなど)とインバータ出力との間にアンバランスが起こる。このため、図10に示す特性線CL1のように、駆動方式切換え時に回転数が大きく変動し、実働回転数と目標回転数が一致するまでに時間がかかる場合がある。また、回転数変動が大きいと、ロータ位置検出精度が悪化し、最悪の場合脱調に至る可能性がある。   Here, as the easiest method for switching the drive system from the intermittent energization drive system to the 180-degree energization drive system, the rotation speed control PWM duty of the intermittent energization drive system is directly used as the rotation speed control modulation rate of the 180-degree energization drive system. A way to do this is conceivable. The rotational speed control PWM duty and the rotational speed control modulation factor are the same dimension. However, in this method, an imbalance occurs between the current state of the motor 6 (for example, the rotational speed and motor torque) and the inverter output. For this reason, as indicated by the characteristic line CL1 shown in FIG. 10, there are cases where the rotational speed fluctuates greatly when the driving method is switched, and it takes time until the actual rotational speed and the target rotational speed match. In addition, if the rotational speed fluctuation is large, the rotor position detection accuracy is deteriorated, and in the worst case, there is a possibility of stepping out.

そこで、本発明に係るモータ制御装置においては、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換える際には、間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティをそのまま180度通電駆動方式の回転数制御変調率とするのではなく、回転数制御PWMデューティ/変調率演算部12が、間欠通電駆動部8から出力された間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティに所定値αを乗算した値を算出することで回転数制御PWMデューティを補正し、その補正した値を180度通電駆動方式の回転数制御変調率として180度通電駆動部9に出力する。180度通電駆動部9では、この入力した回転数制御変調率に基づいて通電タイミングに応じた通電電圧を生成し、PWM作成/各相分配部11に出力する。PWM作成/各相分配部11は、180度通電駆動部9の出力に基づいてインバータ回路5の駆動素子毎にPWM駆動信号を作成し、インバータ回路5に出力する。これにより、モータ6が回転駆動する。   Therefore, in the motor control device according to the present invention, when switching from the intermittent energization drive method to the 180-degree energization drive method, the rotational speed control PWM duty of the intermittent energization drive method remains unchanged from the 180-degree energization drive method. Instead of the rate, the rotational speed control PWM duty / modulation rate calculation unit 12 calculates a value obtained by multiplying the rotational speed control PWM duty of the intermittent energization driving method output from the intermittent energization driving unit 8 by a predetermined value α. Thus, the rotational speed control PWM duty is corrected, and the corrected value is output to the 180 degree energization drive unit 9 as the rotational speed control modulation factor of the 180 degree energization drive system. The 180-degree energization drive unit 9 generates an energization voltage according to the energization timing based on the input rotation speed control modulation factor, and outputs it to the PWM creation / each phase distribution unit 11. The PWM creation / each phase distribution unit 11 creates a PWM drive signal for each drive element of the inverter circuit 5 based on the output of the 180-degree conduction drive unit 9 and outputs the PWM drive signal to the inverter circuit 5. Thereby, the motor 6 is rotationally driven.

本発明に係るモータ制御装置においては、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換える際に上記のような動作を行うので、図10に示す特性線CL2のように、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換える際に間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティをそのまま180度通電駆動方式の回転数制御変調率とする場合に比べて切換え後の回転数が上がり、回転数変動が小さくなり、安定した駆動方式の切換えが可能となる。なお、所定値αは、駆動方式切換え時の回転数変動が小さくなるように、実験やシミュレーションにより予め設定された値とする。   In the motor control device according to the present invention, since the operation as described above is performed when switching from the intermittent energization driving method to the 180-degree energization driving method, the intermittent energization driving method from the intermittent energization driving method as shown by the characteristic line CL2 shown in FIG. Compared to the case where the rotational speed control PWM duty of the intermittent energization drive system is used as it is as the rotational speed control modulation rate of the 180 degree energization drive system, the speed after switching is increased and the rotational speed fluctuation is small. Thus, a stable drive system can be switched. Note that the predetermined value α is a value set in advance by experiment or simulation so that the fluctuation of the rotational speed at the time of switching the driving method becomes small.

しかし、モータ6が圧縮機を駆動している場合、所定値αを決定していても間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換える時のモータの回転子の機械角が異なっていると圧縮機の負荷変動のため補正が適切に行えない場合が生じるので、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式への切換えを毎回同じ機械角で行うようにすることで補正が毎回適切に行えるようにすることすなわち機械角が所定値でないときは間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式への切換えを禁止することが望ましい。ただし、すぐにでも間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換えたい場合は回転子の機械角に対応した所定値αをROMデータとして記憶しておき、これを用いるようにするとよい。   However, when the motor 6 is driving the compressor, even if the predetermined value α is determined, if the mechanical angle of the motor rotor when switching from the intermittent energization driving method to the 180 ° energization driving method is different, the compression is performed. Since the correction may not be performed properly due to machine load fluctuations, the switching from the intermittent energization driving method to the 180 degree energization driving method is performed at the same mechanical angle every time so that the correction can be performed appropriately every time. That is, when the mechanical angle is not a predetermined value, it is desirable to prohibit switching from the intermittent energization drive method to the 180-degree energization drive method. However, if it is desired to immediately switch from the intermittent energization drive method to the 180-degree energization drive method, it is preferable to store a predetermined value α corresponding to the mechanical angle of the rotor as ROM data and use it.

また、駆動方式を180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換える際の最も容易な方法として、180度通電駆動方式の回転数制御変調率をそのまま間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティとする方法が考えられる。なお、回転数制御PWMデューティと回転数制御変調率とは同次元である。しかしながら、この方法では、現在のモータ6の状態(例えば回転数やモータトルクなど)とインバータ出力との間にアンバランスが起こる。このため、図11に示す特性線CL3のように、駆動方式切換え時に回転数が大きく変動し、実働回転数と目標回転数が一致するまでに時間がかかる場合がある。また、回転数変動が大きいと、ロータ位置検出精度が悪化し、最悪の場合脱調に至る可能性がある。   Further, as the easiest method for switching the drive system from the 180-degree energization drive system to the intermittent energization drive system, the rotation speed control modulation rate of the 180-degree energization drive system is directly used as the rotation speed control PWM duty of the intermittent energization drive system. A method is conceivable. The rotational speed control PWM duty and the rotational speed control modulation factor are the same dimension. However, in this method, an imbalance occurs between the current state of the motor 6 (for example, the rotational speed and motor torque) and the inverter output. For this reason, as indicated by the characteristic line CL3 shown in FIG. 11, the rotational speed greatly varies at the time of switching the driving method, and it may take time for the actual rotational speed and the target rotational speed to coincide. In addition, if the rotational speed fluctuation is large, the rotor position detection accuracy is deteriorated, and in the worst case, there is a possibility of stepping out.

そこで、本発明に係るモータ制御装置においては、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換える際には、180度通電駆動方式の回転数制御変調率をそのまま間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティとするのではなく、回転数制御PWMデューティ/変調率演算部12が、180度通電駆動部9から出力された180度通電駆動の回転数制御変調率に所定値βを乗算した値を算出することで回転数制御変調率を補正し、その補正した値を間欠通電駆動の回転数制御PWMデューティとして間欠通電駆動部8に出力する。間欠通電駆動部8では、この入力した回転数制御PWMデューティに基づいて通電タイミングに応じた通電電圧を生成し、PWM作成/各相分配部11に出力する。PWM作成/各相分配部11は、間欠通電駆動部8の出力に基づいてインバータ回路5の駆動素子毎にPWM駆動信号を作成し、インバータ回路5に出力する。これにより、モータ6が回転駆動する。   Therefore, in the motor control device according to the present invention, when switching from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method, the rotation speed control modulation rate of the 180-degree energization drive method is directly used as the rotation speed control PWM of the intermittent energization drive method. Instead of setting the duty, the rotational speed control PWM duty / modulation rate calculation unit 12 calculates a value obtained by multiplying the rotational speed control modulation rate of the 180 ° energization drive output from the 180 ° energization drive unit 9 by a predetermined value β. Thus, the rotational speed control modulation rate is corrected, and the corrected value is output to the intermittent energization drive unit 8 as the rotational speed control PWM duty of the intermittent energization drive. The intermittent energization drive unit 8 generates an energization voltage corresponding to the energization timing based on the input rotation speed control PWM duty and outputs it to the PWM creation / each phase distribution unit 11. The PWM creation / each phase distribution unit 11 creates a PWM drive signal for each drive element of the inverter circuit 5 based on the output of the intermittent energization drive unit 8 and outputs the PWM drive signal to the inverter circuit 5. Thereby, the motor 6 is rotationally driven.

本発明に係るモータ制御装置においては、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換える際に上記のような動作を行うので、図11に示す特性線CL4のように、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換える際に180度通電駆動方式の回転数制御変調率をそのまま間欠通電駆動方式の回転数制御PWMデューティとする場合に比べて切換え後の回転数が下がり、回転数変動が小さくなり、安定した駆動方式の切換えが可能となる。なお、所定値βは、駆動方式切換え時の回転数変動が小さくなるように、実験やシミュレーションにより予め設定された値とする。   In the motor control device according to the present invention, since the operation as described above is performed when switching from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method, as indicated by the characteristic line CL4 shown in FIG. When switching to the intermittent energization drive system, the rotational speed control modulation rate of the 180-degree energization drive system is directly used as the rotational speed control PWM duty of the intermittent energization drive system, and the rotational speed after switching is reduced, and the rotational speed fluctuation is small. Thus, a stable drive system can be switched. Note that the predetermined value β is a value set in advance by experiment or simulation so that the fluctuation in the rotational speed at the time of switching the driving method is reduced.

しかし、モータ6が圧縮機を駆動している場合、所定値βを決定していても180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換える時のモータの回転子の機械角が異なっていると圧縮機の負荷変動のため補正が適切に行えない場合が生じるので、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式への切換えを毎回同じ機械角で行うようにすることで補正が毎回適切に行えるようにすることすなわち機械角が所定値でないときは180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式への切換えを禁止することが望ましい。ただし、すぐにでも180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換えたい場合は回転子の機械角に対応した所定値βをROMデータとして記憶しておき、これを用いるようにするとよい。   However, when the motor 6 is driving the compressor, even if the predetermined value β is determined, if the mechanical angle of the motor rotor when switching from the 180 ° energization drive method to the intermittent energization drive method is different, the compression is performed. Since the correction may not be performed properly due to machine load fluctuations, the switching from the 180-degree energization driving method to the intermittent energization driving method is performed at the same mechanical angle every time so that the correction can be performed appropriately every time. That is, when the mechanical angle is not a predetermined value, it is desirable to prohibit switching from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method. However, if it is desired to immediately switch from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method, a predetermined value β corresponding to the mechanical angle of the rotor is preferably stored as ROM data and used.

所定値α、βについて、αは1以上、βは1以下とされる。また、所定値α、βは、一定値とする代わりに駆動方式の切換え直前のモータ6の状態に応じた値にしてもよい。これによって、きめ細かい駆動制御を行うことができ、回転数変動をより小さくでき、さらなる回転数の安定化を図ることができる。例えば、機械角が所定値でないときは駆動方式への切換えを禁止する制御を行っていない場合、図12に示すように、予め間欠通電駆動の電気的通電角に応じて設定した各所定値α、βを制御回路7のROMデータとして記憶しておき、駆動方式切換え時に、間欠通電駆動部8から間欠通電駆動の電気的通電角を検出して、その通電角に対応する所定値α、βを読み出すとよい。なお、間欠通電駆動の電気的通電角の代わりにモータ6の回転子の機械角を用いてもよい。また、図13に示すように、予めモータ6の回転数に応じて設定した各所定値α、βを制御回路7のROMデータとして記憶しておき、駆動方式切換え時に、間欠通電駆動部8又は180度通電駆動部9がロータ位置検出回路13又は14から出力されるロータ位置検出信号に基づいてモータ6の回転数を検出して、その回転数に対応する所定値α、βを読み出すようにしてもよい。   For the predetermined values α and β, α is 1 or more and β is 1 or less. Further, the predetermined values α and β may be values according to the state of the motor 6 immediately before the drive system is switched, instead of being constant values. As a result, fine drive control can be performed, fluctuations in the rotational speed can be further reduced, and the rotational speed can be further stabilized. For example, when the control for prohibiting the switching to the drive method is not performed when the mechanical angle is not a predetermined value, as shown in FIG. 12, each predetermined value α set in advance according to the electrical energization angle of the intermittent energization drive. , Β are stored as ROM data of the control circuit 7, the electrical energization angle of the intermittent energization drive is detected from the intermittent energization drive unit 8 at the time of driving system switching, and predetermined values α, β corresponding to the energization angles are detected. Should be read. Note that the mechanical angle of the rotor of the motor 6 may be used instead of the electrical energization angle of the intermittent energization drive. Further, as shown in FIG. 13, predetermined values α and β set in advance according to the number of revolutions of the motor 6 are stored as ROM data of the control circuit 7, and the intermittent energization drive unit 8 or The 180-degree energization drive unit 9 detects the rotational speed of the motor 6 based on the rotor position detection signal output from the rotor position detection circuit 13 or 14, and reads the predetermined values α and β corresponding to the rotational speed. May be.

さらに、駆動する負荷の状態によっては回転数が同じでもPWMデューティが変化するので、ある定常負荷状態でのPWMデューティをROMデータとして記憶しておき、
γ = 切換え時のPWMデューティ/ROMデータのPWMデューティ
で算出される所定値γを上記所定値α、βに加算したものを新たな所定値α、βとし、この新たな所定値α、βを回転数制御PWMデューティ又は回転数制御変調率の補正に用いるようにすることで安定した駆動方式の切換えが可能となる。
Furthermore, since the PWM duty changes even if the rotation speed is the same depending on the state of the driving load, the PWM duty in a certain steady load state is stored as ROM data,
γ = PWM duty at the time of switching / predetermined value γ calculated by the PWM duty of ROM data is added to the predetermined values α and β as new predetermined values α and β, and these new predetermined values α and β are By using it for correcting the rotational speed control PWM duty or the rotational speed control modulation rate, it is possible to switch the driving system stably.

上述した実施形態において、さらに回転の安定性と制御の信頼性を高めるために、以下に説明する制御を付加してもよい。なお、以下に説明するそれぞれの制御(第一の付加可能な制御〜第六の付加可能な制御)は、単独で付加してもよく、任意の組み合わせで付加してもよい。   In the embodiment described above, the control described below may be added in order to further improve the stability of the rotation and the reliability of the control. In addition, each control (1st control which can be added-6th control which can be added) demonstrated below may be added independently, and may be added in arbitrary combinations.

まず、第一の付加可能な制御について説明する。間欠通電駆動方式は、ロータ位置に応じて通電モードを順次切換えることによって、モータ6が回転駆動する。間欠通電駆動方式の一つである120度通電駆動方式における通電モードの一例を図14に示す。図14に示す通電モードの一例では、通電モードを0,1,・・・,5,0,1,・・・,5と順次切換える。   First, the first control that can be added will be described. In the intermittent energization driving method, the motor 6 is rotationally driven by sequentially switching energization modes according to the rotor position. An example of the energization mode in the 120-degree energization drive method which is one of the intermittent energization drive methods is shown in FIG. In the example of the energization mode shown in FIG. 14, the energization mode is sequentially switched to 0, 1,..., 5, 0, 1,.

上述した実施形態では、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式への切換え時に、切換え時点の通電モードから現在の通電位相を算出して、180度通電駆動する。例えば、120度通電駆動方式における通電モード1から通電モード2への切換タイミングにおいて、120度通電駆動方式の通電モード1から180度通電駆動方式の正弦波波形に切換えるとすると、位相角は120度であり、180度通電駆動方式ではこの位相角120度を用いて正弦波データを設定することになる。   In the embodiment described above, at the time of switching from the intermittent energization driving method to the 180-degree energization driving method, the current energization phase is calculated from the energization mode at the time of switching, and 180-degree energization driving is performed. For example, when switching from the energization mode 1 of the 120-degree energization drive method to the sine wave waveform of the 180-degree energization drive system at the switching timing from the energization mode 1 to the energization mode 2 in the 120-degree energization drive system, the phase angle is 120 degrees. In the 180-degree energization driving method, the sine wave data is set using this phase angle of 120 degrees.

このとき、位相角をそのまま用いることもできるが、回転数に応じて位相角を調整することによって回転数変動をより小さくできるので、回転数に応じて位相角を調整する制御を行うことが望ましい。例えば、低回転数域においては5度加算して125度、高回転数域においては5度減算して115度とする。このように、モータ6の回転数に応じて駆動切換え時の通電位相を決定すると、モータ6の回転数が安定し、駆動方式切換えの信頼性が向上する。このときの120度通電駆動方式から180度通電駆動方式への切換え時のモータ電流波形を図15に示す。駆動方式切換え時には、切換え時点の120度通電駆動方式の通電モードと回転数に応じて180度通電駆動方式を開始する通電位相を決定することにより、120度通電駆動方式から180度通電駆動方式への切換え時点におけるモータ電流の変化が滑らかになる。また、180度通電駆動方式を開始する通電位相を回転数に応じて調整する代わりに、180度通電駆動方式を開始する通電位相をモータ6の負荷状態に応じて調整してもよい。   At this time, the phase angle can be used as it is, but since the fluctuation in the rotational speed can be further reduced by adjusting the phase angle in accordance with the rotational speed, it is desirable to perform control for adjusting the phase angle in accordance with the rotational speed. . For example, 5 degrees is added to 125 degrees in the low speed range, and 5 degrees is subtracted to 115 degrees in the high speed range. Thus, when the energization phase at the time of drive switching is determined according to the rotation speed of the motor 6, the rotation speed of the motor 6 is stabilized and the reliability of switching the driving method is improved. The motor current waveform at the time of switching from the 120-degree energization drive method to the 180-degree energization drive method at this time is shown in FIG. At the time of switching the driving method, the 120 degree conduction driving method is changed from the 120 degree conduction driving method to the 180 degree conduction driving method by determining the conduction phase for starting the 180 degree conduction driving method according to the energization mode and the rotation speed of the 120 degree conduction driving method at the time of switching. The motor current changes smoothly at the time of switching. Further, instead of adjusting the energization phase for starting the 180-degree energization drive method according to the rotational speed, the energization phase for starting the 180-degree energization drive method may be adjusted according to the load state of the motor 6.

さらに、180度通電駆動方式から120度通電駆動への切換え時には、切換え時点の180度通電駆動の通電位相に応じて、切換え後の120度通電駆動の通電モードを決定する。逆にいえば、駆動方式切換え直後の120度通電駆動の通電モードに応じて、切換え時点での180度通電駆動の通電位相を決定する。   Furthermore, when switching from the 180-degree energization drive method to the 120-degree energization drive, the energization mode of the 120-degree energization drive after the switching is determined according to the energization phase of the 180-degree energization drive at the time of switching. In other words, the energization phase of the 180-degree energization drive at the time of switching is determined according to the energization mode of the 120-degree energization drive immediately after the drive method is switched.

例えば、駆動方式切換え後の120度通電駆動方式を通電モード1から開始すると設定している場合、切換え時点の180度通電駆動方式の通電位相は、60度から120度の範囲であればよいが、低回転数域においては90度、高回転数域においては80度といったように回転数に応じて調整することが望ましい。これによって、駆動方式切換えの信頼性が向上する。このときの180度通電駆動方式から120度通電駆動方式への切換え時のモータ電流波形を図16に示す。駆動方式切換え時には、モータ6の回転数に応じて、切換えを行う180度通電駆動方式の通電位相を決定することにより、180度通電駆動方式から120度通電駆動方式への切換え時点におけるモータ電流の変化が滑らかになる。また、切換え時点の180度通電駆動方式の通電位相を回転数に応じて調整する代わりに、切換え時点の180度通電駆動方式の通電位相をモータ6の負荷状態に応じて調整してもよい。   For example, if the 120-degree energization drive method after switching the drive method is set to start from energization mode 1, the energization phase of the 180-degree energization drive method at the time of switching may be in the range of 60 degrees to 120 degrees. It is desirable to adjust according to the rotational speed such as 90 degrees in the low rotational speed range and 80 degrees in the high rotational speed range. As a result, the reliability of switching the driving method is improved. The motor current waveform at the time of switching from the 180-degree energization drive method to the 120-degree energization drive method at this time is shown in FIG. At the time of switching the drive method, the energization phase of the 180-degree energization drive method for switching is determined according to the number of rotations of the motor 6, so that the motor current at the time of switching from the 180-degree energization drive method to the 120-degree energization drive method is determined. The change becomes smooth. Further, instead of adjusting the energization phase of the 180-degree energization driving method at the time of switching according to the rotation speed, the energization phase of the 180-degree energization driving method at the time of switching may be adjusted according to the load state of the motor 6.

続いて、第二の付加可能な制御について説明する。駆動方式の切換えが頻繁に発生すると、制御回路7にかかる負荷が大きくなるとともにインバータ回路5やモータ6等へのストレスも過大となる。   Next, the second control that can be added will be described. If the drive system is frequently switched, the load on the control circuit 7 increases and the stress on the inverter circuit 5, the motor 6 and the like becomes excessive.

このような問題点を解消する観点から、制御回路7が、駆動方式の切換え後所定時間が経過するまでは駆動方式の切換えを禁止する制御を行うことが望ましい。かかる制御は、例えば、制御回路7がタイマーを内蔵し、当該タイマーによって駆動方式の切換え後所定時間が経過するまでを計時し、その計時中は駆動方式選択部10が駆動方式の切換えしないようにすることによって実現することができる。   From the viewpoint of solving such a problem, it is desirable that the control circuit 7 performs control for prohibiting the switching of the driving method until a predetermined time elapses after the switching of the driving method. For this control, for example, the control circuit 7 has a built-in timer, and measures the time until a predetermined time elapses after the switching of the driving method by the timer, so that the driving method selection unit 10 does not switch the driving method during the time counting. Can be realized.

かかる制御により、一度駆動方式を切換えると、駆動方式の切換え後所定時間が経過するまでは切換え後の駆動方式が維持され、駆動方式の切換えてから所定時間が経過した後に再び駆動方式の切換えが可能となる。したがって、頻繁な駆動方式の切換えを抑制でき、制御回路7の過負荷を防ぐとともに、インバータ回路5やモータ6等にかかるストレスが低減される。これにより、モータ制御装置の寿命の延長及び信頼性向上を図ることができる。   With this control, once the drive system is switched, the switched drive system is maintained until a predetermined time elapses after the drive system is switched, and the drive system is switched again after a predetermined time has elapsed since the drive system was switched. It becomes possible. Therefore, frequent switching of the driving method can be suppressed, the overload of the control circuit 7 can be prevented, and the stress applied to the inverter circuit 5 and the motor 6 can be reduced. As a result, the life of the motor control device can be extended and the reliability can be improved.

続いて、第三の付加可能な制御について説明する。目標回転数に向けて加速あるいは減速している過渡状態において駆動方式の切換えを行い、切換え後も加速あるいは減速を続けると、制御の安定性が悪くなる場合がある。   Next, the third control that can be added will be described. If the drive system is switched in a transient state where acceleration or deceleration is being performed toward the target rotational speed and acceleration or deceleration is continued after the switching, the control stability may deteriorate.

このような問題点を解消する観点から、制御回路7が、駆動方式の切換えてから所定時間が経過するまではモータ6の加速或いは減速を禁止する制御を行うことが望ましい。かかる制御では、目標回転数に向けて加速あるいは減速している過渡状態において駆動方式の切換えが行われた場合、駆動方式の切換え後、モータ6は所定時間だけ切換え時の回転数で駆動され、駆動方式の切換えから所定時間経過後に加減速される。かかる制御は、例えば、制御回路7がタイマーを内蔵し、当該タイマーによって駆動方式の切換え後所定時間が経過するまでを計時し、その計時中はPWM作成/各相分配部11がモータ6を一定回転数に保つためのPWM駆動信号を生成することによって実現することができる。   From the viewpoint of solving such a problem, it is desirable that the control circuit 7 performs control for prohibiting acceleration or deceleration of the motor 6 until a predetermined time elapses after the drive system is switched. In such control, when the drive system is switched in a transient state where acceleration or deceleration is performed toward the target rotational speed, the motor 6 is driven at the rotational speed at the time of switching for a predetermined time after the switching of the driving system, Acceleration / deceleration is performed after a predetermined time has elapsed since the switching of the drive system. For this control, for example, the control circuit 7 has a built-in timer, and the timer counts until a predetermined time elapses after switching the driving method. During the time counting, the PWM creation / each phase distribution unit 11 keeps the motor 6 constant. This can be realized by generating a PWM drive signal for maintaining the rotational speed.

かかる制御により、一度駆動方式を切換えると、駆動方式の切換え後所定時間が経過するまでは加速あるいは減速が禁止されるので、制御回路7の負荷が減り、制御の信頼性向上を図ることができる。   With this control, once the drive system is switched, acceleration or deceleration is prohibited until a predetermined time has elapsed after switching the drive system, so that the load on the control circuit 7 is reduced and the control reliability can be improved. .

続いて、第四の付加可能な制御について説明する。間欠通電駆動方式は、通電休止期間があるため、通電休止期間のない180度通電駆動方式に比ベモータ6ヘの最大供給電力は小さくなり、モータ6の最高回転数も180度通電駆動方式に比べ低くなる。そのため、間欠通電駆動方式の最高回転数以上の回転数で180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式への切換えを行った場合、切換え後の実働回転数は間欠通電駆動方式の最高回転数まで低下してしまい、実働回転数と目標回転数との齟齬が大きくなってしまう。なお、この場合、切換え直前の180度通電駆動方式における回転数制御変調率と所定値βとを乗算した値をそのまま切換え直後の間欠通電駆動方式における回転数制御PWMデューティとすると切換え直後の間欠通電駆動方式における回転数制御PWMデューティが100%を越えてしまうので、切換え直前の180度通電駆動方式における回転数制御変調率と所定値βとを乗算した値にかかわらず切換え直後の間欠通電駆動方式における回転数制御PWMデューティを100%とする。   Next, the fourth control that can be added will be described. Since the intermittent energization drive method has an energization suspension period, the maximum power supplied to the motor 6 is smaller than the 180-degree energization drive method without the energization suspension period, and the maximum rotation speed of the motor 6 is also higher than that of the 180-degree energization drive method. Lower. Therefore, when switching from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method at a rotation speed that is equal to or higher than the maximum rotation number of the intermittent energization drive method, the actual rotation speed after the change decreases to the maximum rotation number of the intermittent energization drive method. As a result, the difference between the actual rotational speed and the target rotational speed increases. In this case, if the value obtained by multiplying the rotational speed control modulation rate in the 180-degree energization drive system immediately before switching by the predetermined value β is directly used as the rotational speed control PWM duty in the intermittent energization drive system immediately after switching, intermittent energization immediately after switching. Since the rotational speed control PWM duty in the drive system exceeds 100%, the intermittent energization drive system immediately after switching regardless of the value obtained by multiplying the rotational speed control modulation rate in the 180-degree energization drive system immediately before switching by a predetermined value β. The rotation speed control PWM duty at is set to 100%.

このような問題点を解消する観点から、制御回路7が、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式への切換え時において、切換え後のモータ6の回転数が切換え前の回転数より低下して実働回転数と目標回転数との偏差が所定値以上である場合、目標回転数を低く変更する制御を行うことが望ましい。かかる制御では、例えば、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換えた直後のモータ6の実働回転数が切換え直前の実働回転数に比べ減少し、目標回転数と所定値以上の偏差が生じた場合、一旦目標回転数を間欠通電駆動方式移行後の実働回転数に変更する。これによって、目標回転数と実働回転数の齟齬がなくなり、回転数の変動が速やかに収まって、制御が安定する。なお、切換え後のモータ6の実働回転数の低下が所定値より小さいときには、目標回転数の変更は行わないようにする。   From the viewpoint of solving such a problem, when the control circuit 7 switches from the 180-degree energization drive method to the intermittent energization drive method, the rotation speed of the motor 6 after the switching is lower than the rotation speed before the switching. When the deviation between the actual rotational speed and the target rotational speed is greater than or equal to a predetermined value, it is desirable to perform control to change the target rotational speed low. In such control, for example, the actual rotational speed of the motor 6 immediately after switching from the 180-degree energization driving system to the intermittent energization driving system is reduced as compared with the actual rotational speed immediately before switching, and a deviation of more than a predetermined value from the target rotational speed occurs. If this happens, the target rotational speed is once changed to the actual rotational speed after the transition to the intermittent energization drive method. As a result, there is no difference between the target rotational speed and the actual rotational speed, fluctuations in the rotational speed are quickly settled, and control is stabilized. Note that when the decrease in the actual rotational speed of the motor 6 after switching is smaller than a predetermined value, the target rotational speed is not changed.

続いて、第五の付加可能な制御について説明する。ここで、モータ6が駆動する負荷の代表的なものとして、空気調和機、冷蔵庫等の圧縮機がある。モータ6は、誘導モータとは異なり、同期モータであるため、ロータ位置を正確に検出して、その位置状態に応じてインバータ回路5から駆動電圧をモータ6へ出力する必要がある。しかし、モータ6が駆動する負荷が空気調和機や冷蔵庫等の圧縮機である場合、圧縮機内部は高温高圧であり、センサを内蔵できないため、永久磁石が装着された回転子が回転することでモータコイルに発生する誘起電圧を検出することにより、ロータ位置を検出するセンサレスのロータ位置検出回路が一般に利用されている。なお、図1中のロータ位置検出回路13及び14は、このセンサレスのロータ位置検出回路である。   Next, a fifth control that can be added will be described. Here, representative examples of loads driven by the motor 6 include compressors such as an air conditioner and a refrigerator. Since the motor 6 is a synchronous motor unlike an induction motor, it is necessary to accurately detect the rotor position and output a drive voltage from the inverter circuit 5 to the motor 6 in accordance with the position state. However, when the load driven by the motor 6 is a compressor such as an air conditioner or a refrigerator, the inside of the compressor is high temperature and high pressure, and a sensor cannot be built in. Therefore, the rotor equipped with a permanent magnet rotates. A sensorless rotor position detection circuit that detects a rotor position by detecting an induced voltage generated in a motor coil is generally used. Note that the rotor position detection circuits 13 and 14 in FIG. 1 are sensorless rotor position detection circuits.

このセンサレスのロータ位置検出回路には、大きく分けてアナログ方式とデジタル方式の2つの方式がある。   The sensorless rotor position detection circuit is roughly divided into two methods: an analog method and a digital method.

アナログ方式では、間欠通電駆動方式の場合、モータ端子電圧を入力する位置検出入力部にコンデンサと抵抗とからなるアナログフィルタ回路が挿入され、モータ端子電圧を正弦波状に波形整形して後コンパレータに入力して仮想中性点電位と比較し、その比較結果に基づいてロータ位置検出信号を生成している。このフィルタ回路のため、検出された電圧波形は、実際の誘起電圧波形とは90度位相がずれている。   In the analog method, in the case of the intermittent energization drive method, an analog filter circuit consisting of a capacitor and a resistor is inserted in the position detection input part that inputs the motor terminal voltage, and the motor terminal voltage is shaped into a sine wave and then input to the comparator Then, the rotor position detection signal is generated based on the comparison result with the virtual neutral point potential. Because of this filter circuit, the detected voltage waveform is 90 degrees out of phase with the actual induced voltage waveform.

デジタル方式では、モータ6の誘起電圧波形をPWMスイッチングしたパルス状の波形のままコンパレータに入力し、インバータ回路5が受け取る直流電圧の1/2である基準電圧と比較して、ロータ位置検出信号を生成する。ところが、間欠通電駆動方式のようにPWM波形がオフするとき、オフ時は誘起電圧波形が現れないため、PWM波形がオン時のみ誘起電圧波形からロータ位置を検出できるように処理している。この生成されたロータ位置検出信号に基づいて、実際のPWM波形を出力するタイミングを決定し、進角(弱め界磁)制御を行っている。進角制御により、高効率運転と高回転数域の拡大を図れる。しかも、フィルタ回路がないため、検出精度が高く、位相遅れもなく、進角(弱め界磁)制御も容易になる。さらに、誘起電圧が小さい低速時でもロータ位置検出が可能となり、起動時に低回転数から運転が可能となる。これにより、起動電流を低減でき、過電流によるインバータ回路5の駆動素子の破損を防止できるので、信頼性向上を図ることもできる。   In the digital method, the induced voltage waveform of the motor 6 is input to the comparator as a pulse-shaped waveform PWM-switched, and compared with a reference voltage that is ½ of the DC voltage received by the inverter circuit 5, the rotor position detection signal is Generate. However, when the PWM waveform is turned off as in the intermittent energization driving method, the induced voltage waveform does not appear when the PWM waveform is turned off. Therefore, processing is performed so that the rotor position can be detected from the induced voltage waveform only when the PWM waveform is turned on. Based on the generated rotor position detection signal, timing for outputting an actual PWM waveform is determined, and advance angle (field weakening) control is performed. Advance angle control enables high-efficiency operation and expansion of high-speed ranges. In addition, since there is no filter circuit, detection accuracy is high, there is no phase delay, and advance (field weakening) control becomes easy. Further, the rotor position can be detected even at a low speed when the induced voltage is low, and the operation can be performed at a low rotational speed at the time of startup. As a result, the starting current can be reduced, and the drive element of the inverter circuit 5 can be prevented from being damaged by the overcurrent, so that the reliability can be improved.

このようにアナログ方式に比ベデジタル方式では優れている点が多いが、上述したようにデジタル方式にはPWM波形のオン時しか位置検出ができないという短所がある。また、PWM波形のオン時間は、PWMデューティが同じでもPWMキャリア周波数が変われば変化し、PWMキャリア周波数が低いほど長くなる。このため、信号の伝達遅延時間、ロータ位置検出処理時間などを考慮してロータ位置検出が可能なPWM波形の最小オン時間を確保するように、制御回路7が、180度通電駆動方式のPWMキャリア周波数に比べ間欠通電駆動方式のPWMキャリア周波数を低く設定する制御を行うことが望ましい。かかる制御では、180度通電駆動方式のPWMキャリア周波数に比べ間欠通電駆動方式のPWMキャリア周波数が低く設定されるので、間欠通電駆動方式におけるPWM波形のオン時間が長くなり、ロータ位置検出可能な時間が長くなる。したがって、デジタル方式のロータ位置検出回路を用いた場合に、ロータ位置検出の信頼性を確保することができる。   As described above, the digital method has many advantages over the analog method, but as described above, the digital method has a disadvantage that position detection can be performed only when the PWM waveform is on. Further, the ON time of the PWM waveform changes if the PWM carrier frequency changes even if the PWM duty is the same, and becomes longer as the PWM carrier frequency is lower. For this reason, the control circuit 7 uses a 180-degree energization drive type PWM carrier so as to ensure the minimum on-time of the PWM waveform that can detect the rotor position in consideration of the signal transmission delay time, the rotor position detection processing time, and the like. It is desirable to perform control to set the PWM carrier frequency of the intermittent energization drive method lower than the frequency. In such control, since the PWM carrier frequency of the intermittent energization drive method is set lower than the PWM carrier frequency of the 180 degree energization drive method, the on time of the PWM waveform in the intermittent energization drive method becomes longer, and the time during which the rotor position can be detected Becomes longer. Therefore, when the digital rotor position detection circuit is used, the reliability of rotor position detection can be ensured.

続いて、第六の付加可能な制御について説明する。永久磁石が装着された回転子が回転することでモータコイルに発生する誘起電圧を検出することにより、ロータ位置を検出するセンサレスのロータ位置検出回路が用いている場合、駆動方式の切換え後、ある程度の時間が経過しても誘起電圧が検出できないとき、駆動電圧の位相に対するロータ位置が大きくずれていると考えられる。最悪の場合、モータ6がロックし、インバータ回路5の駆動素子に過大電流が流れ、駆動素子を破壊してしまう可能性がある。   Next, the sixth control that can be added will be described. If a sensorless rotor position detection circuit that detects the rotor position by detecting the induced voltage generated in the motor coil by the rotation of the rotor equipped with the permanent magnet is used, after switching the drive system to some extent When the induced voltage cannot be detected even after the elapse of time, it is considered that the rotor position with respect to the phase of the drive voltage is greatly shifted. In the worst case, there is a possibility that the motor 6 is locked, an excessive current flows through the drive element of the inverter circuit 5, and the drive element is destroyed.

このような問題点を解消する観点から、このため、制御回路7が、駆動方式を切換えてから所定時間経過しても誘起電圧を検出できない場合、モータ6ヘの通電を停止する制御を行うようにすることが望ましい。かかる制御は、例えば、制御回路7がタイマーを内蔵し、駆動方式の切換え時点から当該タイマーによる計時を開始し、誘起電圧を検出するまで当該タイマーによる計時を続行し、タイマーの計時時間が所定時間を越えるとモータ6ヘの通電を停止することによって実現することができる。   From the viewpoint of solving such problems, for this reason, if the control circuit 7 cannot detect the induced voltage even after a predetermined time has elapsed after switching the drive system, control is performed to stop energization of the motor 6. It is desirable to make it. For this control, for example, the control circuit 7 has a built-in timer, starts counting by the timer from the switching point of the driving system, continues counting by the timer until the induced voltage is detected, and the measured time of the timer is a predetermined time. If it exceeds, it can be realized by stopping energization of the motor 6.

これにより、駆動方式を切換えてから所定時間経過しても誘起電圧を検出できない場合、モータ6ヘの通電が停止される。したがって、駆動方式を切換えてから所定時間経過後に誘起電圧を検出できなくても、インバータ回路5に過大電流が流れることはなくなり、トランジスタ等の駆動素子の損傷を防止でき、駆動制御の信頼性を向上させることができる。   As a result, when the induced voltage cannot be detected even after a predetermined time has elapsed after switching the drive system, the energization of the motor 6 is stopped. Therefore, even if the induced voltage cannot be detected after a lapse of a predetermined time after switching the driving method, an excessive current does not flow to the inverter circuit 5, and it is possible to prevent damage to driving elements such as transistors and to improve the reliability of driving control. Can be improved.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、当然の事ながら本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば、また、間欠通電駆動方式として、120度以外の通電角による通電駆動も採用して、複数の間欠通電駆動方式と180度通電駆動方式との間で駆動方式の切換えを行うようにしてもよい。また、モータが駆動する負荷の種類によってはロータ位置を検出する位置センサを用いることもできる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, many corrections and changes can be added to the said embodiment within the scope of the present invention. For example, as the intermittent energization drive method, an energization drive with an energization angle other than 120 degrees is also adopted, and the drive method is switched between a plurality of intermittent energization drive methods and a 180 degree energization drive method. Good. A position sensor that detects the rotor position can also be used depending on the type of load driven by the motor.

は、本発明に係るモータ制御装置の一構成例を示す図である。These are figures which show the example of 1 structure of the motor control apparatus which concerns on this invention. は、矩形波120度通電駆動方式における駆動波形を示す図である。These are figures which show the drive waveform in a rectangular wave 120 degree | times energization drive system. は、正弦波通電駆動方式における駆動波形を示す図である。These are figures which show the drive waveform in a sine wave energization drive system. は、間欠通電駆動方式が選択されている場合に行われる回転数制御のフローチャートである。These are the flowcharts of rotation speed control performed when the intermittent energization drive system is selected. は、120通電駆動方式が選択された場合にインバータ回路のU相上アーム駆動素子の制御端子に供給される信号の波形を示す図である。These are figures which show the waveform of the signal supplied to the control terminal of the U-phase upper arm drive element of an inverter circuit, when a 120 electricity supply drive system is selected. は、180度通電駆動方式が選択されている場合に行われる回転数制御のフローチャートである。These are the flowcharts of rotation speed control performed when the 180 degree | times energization drive system is selected. は、正弦波通電駆動方式が選択された場合にインバータ回路のU相上アーム駆動素子の制御端子に供給される信号の波形を示す図である。These are figures which show the waveform of the signal supplied to the control terminal of the U-phase upper arm drive element of an inverter circuit, when a sine wave energization drive system is selected. は、モータが駆動する負荷が周期的に変動する場合の駆動信号及びモータの回転子の機械角1回転での負荷トルク特性を示す図である。These are a figure which shows the load torque characteristic in one rotation of the mechanical angle of the rotor of a motor, and a drive signal when the load which a motor drives changes periodically. は、機械角の決定処理のフローチャートである。These are flowcharts of the mechanical angle determination process. は、間欠通電駆動方式から180度通電駆動方式へ切換える際の回転数変化を示す図である。These are figures which show the rotation speed change at the time of switching from an intermittent energization drive system to a 180 degree | times energization drive system. は、180度通電駆動方式から間欠通電駆動方式へ切換える際の回転数変化を示す図である。These are figures which show the rotation speed change at the time of switching from a 180 degree | times energization drive system to an intermittent energization drive system. は、間欠通電駆動の電気的通電角と各所定値との対応データテーブルを示す図である。These are the figures which show the correspondence data table of the electrical energization angle of intermittent energization drive, and each predetermined value. は、モータの回転数と各所定値との対応データテーブルを示す図である。These are figures which show the corresponding | compatible data table of the rotation speed of a motor, and each predetermined value. は、120度通電駆動方式における通電モードの一例を示す図である。These are figures which show an example of the electricity supply mode in a 120 degree | times electricity supply drive system. は、120度通電駆動方式から180度通電駆動方式への切換え時のモータ電流波形を示す図である。These are figures which show a motor current waveform at the time of switching from a 120 degree | times energization drive system to a 180 degree | times energization drive system. は、180度通電駆動方式から120度通電駆動方式への切換え時のモータ電流波形を示す図である。These are figures which show a motor current waveform at the time of switching from a 180 degree | times energization drive system to a 120 degree | times energization drive system.

符号の説明Explanation of symbols

1 商用電源
2 リアクタ
3 整流回路
4 平滑コンデンサ
5 インバータ回路
6 3相ブラシレスモータ
7 制御回路
8 間欠通電駆動部
9 180度通電駆動部
10 駆動方式選択部
11 PWM作成/各相分配部
12 回転数制御PWMデューティ/変調率演算部
13、14 ロータ位置検出回路
R1〜R3 抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Reactor 3 Rectifier circuit 4 Smoothing capacitor 5 Inverter circuit 6 Three-phase brushless motor 7 Control circuit 8 Intermittent energization drive part 9 180 degree energization drive part 10 Drive system selection part 11 PWM creation / each phase distribution part 12 Rotation speed control PWM duty / modulation rate calculation unit 13, 14 Rotor position detection circuit R1-R3 Resistance

Claims (5)

同期モータに電力を供給する電力供給手段と、
通電休止期間を設けていない180度通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する180度通電駆動手段と、
通電休止期間を設けている間欠通電駆動方式で前記同期モータが駆動するように前記電力供給手段を制御する間欠通電駆動手段と、
前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式のいずれかを選択する選択手段と、
前記180度通電駆動方式及び前記間欠通電駆動方式の一方の駆動方式から他方の駆動方式への切換えのときに、前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号を補正して前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号とする駆動信号補正手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
Power supply means for supplying power to the synchronous motor;
180 degree energization drive means for controlling the power supply means so that the synchronous motor is driven by a 180 degree energization drive method without providing an energization pause period;
Intermittent energization drive means for controlling the power supply means so that the synchronous motor is driven by an intermittent energization drive method providing an energization pause period;
Selecting means for selecting one of the 180-degree energization driving method and the intermittent energization driving method;
When switching from one of the 180-degree energization drive system and the intermittent energization drive system to the other drive system, the drive signal immediately before the switch in the one drive system is corrected to correct the drive signal in the other drive system. A motor control device comprising drive signal correction means for making a drive signal immediately after switching.
前記同期モータの回転子の機械角が所定値でないときは前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換えを禁止する請求項1に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein when the mechanical angle of the rotor of the synchronous motor is not a predetermined value, switching from the one drive system to the other drive system is prohibited. 前記同期モータの回転子の機械角が所定値でないときであっても、
前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号が補正値を用いて補正されて、前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号となるとともに、前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換え直前の前記同期モータの回転子の機械角に応じて前記補正値を変更する場合は、前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換えを禁止しない請求項2に記載のモータ制御装置。
Even when the mechanical angle of the rotor of the synchronous motor is not a predetermined value,
The driving signal immediately before switching in the one driving method is corrected using a correction value to become a driving signal immediately after switching in the other driving method, and switching from the one driving method to the other driving method. 3. The motor control device according to claim 2, wherein when the correction value is changed according to a mechanical angle of a rotor of the immediately preceding synchronous motor, switching from the one drive system to the other drive system is not prohibited.
前記一方の駆動方式における切換え直前の駆動信号が補正値を用いて補正されて、前記他方の駆動方式における切換え直後の駆動信号となるとともに、
前記一方の駆動方式から前記他方の駆動方式への切換え直前の前記同期モータの状態に応じて前記補正値を変更する請求項1に記載のモータ制御装置。
The driving signal immediately before switching in the one driving method is corrected using a correction value, and becomes a driving signal immediately after switching in the other driving method,
The motor control device according to claim 1, wherein the correction value is changed in accordance with a state of the synchronous motor immediately before switching from the one driving method to the other driving method.
前記180度通電駆動方式から前記間欠通電駆動方式への切換えのときに、前記180度通電駆動方式における切換え直前の駆動信号を補正したものが前記間欠通電駆動方式における駆動信号の最大値を越えている場合は前記間欠通電駆動方式における駆動信号の最大値を前記間欠通電駆動方式における切換え直後の駆動信号とする請求項1〜4のいずれかに記載のモータ制御装置。   When switching from the 180-degree energization driving method to the intermittent energization driving method, the correction of the drive signal immediately before the switching in the 180-degree energization driving method exceeds the maximum value of the drive signal in the intermittent energization driving method. 5. The motor control device according to claim 1, wherein the maximum value of the drive signal in the intermittent energization drive method is a drive signal immediately after switching in the intermittent energization drive method.
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