JP2007209154A - Controller for brushless dc motor, heat-exchange type cooling device, and ventilator blower - Google Patents

Controller for brushless dc motor, heat-exchange type cooling device, and ventilator blower Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a low noise and highly reliable controller for a brushless DC motor of a heat-exchange type cooling device used for cooling equipment in cellular phone base stations or the like, wherein the commutation timing for motor current is controlled properly in a sensorless manner, without the use of a position sensor, when the controller is controlled by wide-angle energization. <P>SOLUTION: The controller 12 for the brushless DC motors 2 estimates the phase of the voltage applied to the winding of the stator 4 relative to the induced voltage induced in the winding of the stator 4 of the brushless DC motor 2 which is stored beforehand, based on the change rate of the value of current supplied from a DC power supply 5 to an inverter circuit 1, and decides a timing for commutation so that the estimated phase follows a predetermined target phase. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、換気送風装置、例えば、携帯基地局等の機器冷却に使用される熱交換型冷却機に使用されるブラシレスDCモータの制御装置に係り、矩形波の通電期間を長くして通電重なり期間を設けた広角通電で回転させる制御装置において、位置センサを用いることなくセンサレス駆動によりブラシレスDCモータの転流タイミングを好適に制御することに関するものである。   The present invention relates to a control device for a brushless DC motor used in a ventilation fan, for example, a heat exchange type chiller used for equipment cooling of a mobile base station, etc. The present invention relates to controlling the commutation timing of a brushless DC motor by sensorless driving without using a position sensor in a control device that rotates by wide-angle energization with a period.

近年、この種の換気送風装置は、24時間365日の連続換気と、換気量の調節のため、効率が高く、回転数が連続的に変更できるブラシレスDCモータが採用されている。また、市場のコスト要求、設置スペースを少なくすることや夜間も含めた連続運転のため、装置の低コスト化、小型化、低騒音化や高信頼性が求められ、更には、ブラシレスDCモータやその制御装置の低コスト化、小型化、低騒音化や高信頼性が求められている。   In recent years, this type of ventilation blower employs a brushless DC motor that is highly efficient and capable of continuously changing the number of revolutions for continuous ventilation for 24 hours 365 days and adjustment of the ventilation amount. In addition, because of cost requirements in the market, reduced installation space and continuous operation including nighttime, low cost, small size, low noise and high reliability of the device are required. There is a demand for cost reduction, size reduction, noise reduction, and high reliability of the control device.

例えば、具体的に熱交換型冷却機では、発熱体収納箱内の空気を取込んだ後、熱交換素子内を通過させて熱交換させ、再び発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込み、熱交換素子内を通過させて熱交換させた後、再び外気に排出する外気風路を有しこれら両風路は仕切板にて独立しており、それぞれの風路内には、それぞれの空気を搬送する換気送風装置が設置されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   For example, specifically in a heat exchange type cooler, after taking in the air in the heating element storage box, the air is passed through the heat exchange element to exchange heat, and then returned to the heating element storage box and circulated again. And outside air ducts that take in outside air, pass through the heat exchange elements and exchange heat, and then exhaust to the outside air. Both these air paths are independent by the partition plate, Is known in which a ventilation blower for conveying each air is installed (see, for example, Patent Document 1).

通常このような構成の熱交換型冷却機は、携帯基地局等の冷却に使用され、携帯基地局本体側から、熱交換型冷却機に直流の低圧電源が供給され、ブラシレスDCモータを搭載した換気送風装置等を駆動している。   Usually, the heat exchange type cooler having such a configuration is used for cooling mobile base stations and the like, and a DC low voltage power source is supplied to the heat exchange type cooler from the mobile base station body side, and a brushless DC motor is mounted. A ventilation fan is driven.

以下、その熱交換型冷却機の動作について、図18を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the heat exchange type cooler will be described with reference to FIG.

図18に示すように、発熱体収納箱101内の熱せられた空気(以下、これを内気と称する)は熱交換型冷却機102の内気吸込口103より、室内側ブラシレスDCモータ104を搭載した室内側送風機105によって吸込まれ、熱交換素子106を通過したのち、内気吐出口107より発熱体収納箱101内に戻る循環風路を循環している。一方、室外側ブラシレスDCモータ108を搭載した室外側送風機109によって、外気吸込口110より吸込まれた外気は、熱交換素子106を通過したのち、外気吹出口111より、外気に再度排出されている。内気風路と外気風路は仕切板112によって両風路が独立するよう略気密状態に仕切られ、また内気風路と外気風路の交点には外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子106が配置されている。上記構成により、熱交換型冷却機102は、低温外気を取り入れ、発熱体収納箱101内部の暖かい空気との間で熱交換素子106にて熱交換をおこない、暖かくなった外気は排気し、冷たくなった空気を箱内に給気する。   As shown in FIG. 18, the heated air in the heating element storage box 101 (hereinafter referred to as “inside air”) has an indoor brushless DC motor 104 mounted from the inside air inlet 103 of the heat exchange type cooler 102. The air is sucked by the indoor fan 105, passes through the heat exchange element 106, and then circulates in a circulation air path that returns from the inside air discharge port 107 into the heating element storage box 101. On the other hand, the outside air sucked from the outside air inlet 110 by the outside fan 109 equipped with the outside brushless DC motor 108 passes through the heat exchange element 106 and then is discharged again to the outside air from the outside air outlet 111. . The inside air passage and the outside air passage are partitioned in a substantially airtight state by the partition plate 112 so that the two air passages are independent, and a heat exchange element that exchanges sensible heat of the outside air and the inside air at the intersection of the inside air passage and the outside air passage. 106 is arranged. With the above configuration, the heat exchange type cooler 102 takes in the low temperature outside air, exchanges heat with the warm air inside the heating element storage box 101 by the heat exchange element 106, exhausts the warm outside air, and cools it. The air that has become is supplied into the box.

また、室内側ブラシレスDCモータ104及び室外側ブラシレスDCモータ108は、通常ホール素子等の磁極センサを内蔵したブラシレスDCモータを使用し、そのブラシレスDCモータを駆動する制御装置113は、基地局を設置する場所の低温外気や粉塵の影響を受けないように、熱交換型冷却機102の内気風路内に設置され、外気にさらされる室外側ブラシレスDCモータ108とは、長い中継の動力リード線114とセンサ信号リード線115とで接続されていた。制御装置113には、発熱体収納箱101内等に設置された低圧の直流電源116より、駆動電力が供給されている。   The indoor brushless DC motor 104 and the outdoor brushless DC motor 108 normally use a brushless DC motor with a built-in magnetic pole sensor such as a hall element, and the control device 113 for driving the brushless DC motor has a base station installed. In order not to be affected by low-temperature outside air or dust at the place where the heat is applied, the outdoor brushless DC motor 108 installed in the inside air path of the heat exchange type cooler 102 and exposed to the outside air is connected to a power lead 114 having a long relay. And the sensor signal lead wire 115. Drive power is supplied to the control device 113 from a low-voltage DC power supply 116 installed in the heating element storage box 101 or the like.

ブラシレスDCモータの広角通電制御は、前記構成の通常ホール素子等の3つの磁極センサを内蔵したブラシレスDCモータを使用し、その磁気センサの磁極位置検出信号の時間間隔より所定の電気角に相当する通電重なり期間を算出し、それに応じて固定子コイルの通電期間を制御し、所定の電気角の通電重なり期間をもうけてブラシレスDCモータを駆動して、駆動トルクのリップルを少なくし、振動や騒音を少なくする広角通電制御が行われている(例えば、特許文献2参照)。   The wide-angle energization control of the brushless DC motor uses a brushless DC motor incorporating three magnetic pole sensors such as the normal Hall element having the above-described configuration, and corresponds to a predetermined electrical angle from the time interval of the magnetic pole position detection signal of the magnetic sensor. Calculate the energization overlap period, control the energization period of the stator coil accordingly, drive the brushless DC motor with the energization overlap period of the predetermined electrical angle, reduce the ripple of drive torque, vibration and noise Wide-angle energization control is performed to reduce the amount (see, for example, Patent Document 2).

以下、その広角通電制御の動作について、図19及び図20を参照しながら説明する。図19に示すように、インバータ回路117は3相インバータブリッジの構成であり、Q1、Q2、Q3はそれぞれU、V、W相の上アームスイッチング素子であり、同様にQ4、Q5、Q6はそれぞれU、V、W相の下アームスイッチング素子である。各スイッチング素子には、それぞれ並列に還流ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6を接続する。ブラシレスDCモータ118は回転子119と固定子120から構成され、固定子120には電気角で120度の位相差を持つように固定子巻線L1、L2、L3が配置される。また、電気角でお互いに120度の位相差を持つようにHu、Hv、Hwの3つの磁気センサ126を内蔵し、回転子119の磁極の位置を検出する。その磁極位置検出信号はマイクロコンピュータ122に内蔵された時間間隔計算手段127に出力される。   Hereinafter, the operation of the wide-angle energization control will be described with reference to FIGS. 19 and 20. As shown in FIG. 19, the inverter circuit 117 has a three-phase inverter bridge configuration, Q1, Q2, and Q3 are U, V, and W-phase upper arm switching elements. Similarly, Q4, Q5, and Q6 are respectively It is a U, V, W phase lower arm switching element. The switching diodes D1, D2, D3, D4, D5, and D6 are connected to each switching element in parallel. The brushless DC motor 118 includes a rotor 119 and a stator 120, and stator windings L1, L2, and L3 are arranged on the stator 120 so as to have a phase difference of 120 degrees in electrical angle. Further, three magnetic sensors 126 of Hu, Hv, and Hw are incorporated so as to have a phase difference of 120 degrees with respect to each other in electrical angle, and the position of the magnetic pole of the rotor 119 is detected. The magnetic pole position detection signal is output to the time interval calculation means 127 built in the microcomputer 122.

時間間隔計算手段127は入力した位置検出信号より時間間隔を計算し、予め定められた所定の電気角129から通電重なり期間計算手段128により通電重なり期間を演算する。   The time interval calculation unit 127 calculates a time interval from the input position detection signal, and calculates the energization overlap period from the predetermined electrical angle 129 by the energization overlap period calculation unit 128.

直流電源116とスイッチング素子の間には、図示するように直流電源116の出力電流を検出する電流検出抵抗121を配置する。マイクロコンピュータ122に内蔵された演算器124は通電重なり期間計算手段128よりモータ電流の相転流タイミングを計算し、インバータを制御するスイッチング信号、U+、V+、W+、U−、V−、W−を出力する。ドライブ回路125は演算器124から出力されるスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6をそれぞれ通電して駆動されている。   Between the DC power supply 116 and the switching element, a current detection resistor 121 for detecting the output current of the DC power supply 116 is disposed as shown in the figure. The arithmetic unit 124 built in the microcomputer 122 calculates the phase commutation timing of the motor current from the energization overlap period calculation means 128, and controls switching signals U +, V +, W +, U−, V−, W− for controlling the inverter. Is output. The drive circuit 125 is driven by energizing the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 based on the switching signal output from the computing unit 124.

図20(a)は具体的なHu、Hv、Hwの磁極位置検出信号の時間間隔を示している。図20(b)は150度の通電期間を持った広角通電の具体的なU+、V+、W+、U−、V−、W−のスイッチング信号、通電期間、通電重なり期間および通電の重ならない期間を示している。   FIG. 20A shows specific time intervals of the magnetic pole position detection signals of Hu, Hv, and Hw. FIG. 20 (b) shows specific switching signals of U +, V +, W +, U−, V−, and W− with a 150 degree energization period, energization period, energization overlap period, and non-overlapping periods. Is shown.

ブラシレスDCモータのセンサレス制御は、モータ駆動中の固定子巻線に誘起される誘起電圧と界磁との相関に着目して、誘起電圧に基づいてモータの転流タイミングを決定する制御方式や直流電源からインバータ回路に供給される電流値の時間に対する変化率に基づいて回転子の磁極位置を推定することによって、モータの転流タイミングを決定するセンサレス制御方式が知られている(例えば、特許文献3参照)。   Sensorless control of a brushless DC motor is a control method that determines the commutation timing of the motor based on the induced voltage, focusing on the correlation between the induced voltage induced in the stator winding during motor driving and the field. A sensorless control method is known that determines the commutation timing of the motor by estimating the magnetic pole position of the rotor based on the rate of change of the current value supplied from the power source to the inverter circuit with respect to time (for example, Patent Documents). 3).

以下、そのブラシレスDCモータの制御装置の動作について、図20を参照しながら説明する。   The operation of the brushless DC motor control device will be described below with reference to FIG.

図21に示すように、インバータ回路117は3相インバータブリッジの構成であり、Q1、Q2、Q3はそれぞれU、V、W相の上アームスイッチング素子であり、同様にQ4、Q5、Q6はそれぞれU、V、W相の下アームスイッチング素子である。各スイッチング素子には、それぞれ並列に還流ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6を接続する。ブラシレスDCモータ118は回転子119と固定子120から構成され、固定子120には電気角で120度の位相差を持つように固定子巻線L1、L2、L3が配置される。直流電源116とスイッチング素子の間には、直流電源116の出力電流を検出する電流検出抵抗121を配置する。電流検出抵抗121の端子間電圧をマイクロコンピュータ122に内蔵されているA/D変換器123に入力する。演算器124はA/D変換器123でデジタル化した電流値を参照してモータ電流の相転流タイミングを計算し、インバータを制御するスイッチング信号、U+、V+、W+、U−、V−、W−を出力する。ドライブ回路125は演算器124から出力されるスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6をそれぞれ120度毎に通電して駆動されている。   As shown in FIG. 21, the inverter circuit 117 has a three-phase inverter bridge configuration, Q1, Q2, and Q3 are U, V, and W phase upper arm switching elements. Similarly, Q4, Q5, and Q6 are respectively It is a U, V, W phase lower arm switching element. The switching diodes D1, D2, D3, D4, D5, and D6 are connected to each switching element in parallel. The brushless DC motor 118 includes a rotor 119 and a stator 120, and stator windings L1, L2, and L3 are arranged on the stator 120 so as to have a phase difference of 120 degrees in electrical angle. A current detection resistor 121 that detects the output current of the DC power supply 116 is disposed between the DC power supply 116 and the switching element. The voltage between the terminals of the current detection resistor 121 is input to an A / D converter 123 built in the microcomputer 122. The computing unit 124 calculates the phase commutation timing of the motor current with reference to the current value digitized by the A / D converter 123, and controls switching signals U +, V +, W +, U−, V−, W- is output. The drive circuit 125 is driven by energizing the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 every 120 degrees based on the switching signal output from the computing unit 124.

直流電源116から出力される電流の時間に対する変化率の極性を検出し、この極性が変化した時刻に基づいて回転子の磁極位置を推定し、該検出信号に基づいて極性の反転時刻を計測し、該時刻から回転子の磁極位置の推定を行い、転流タイミングを得るものである。
特開2001−156478号公報 特開昭62−171489号公報 特開平8−126379号公報
The polarity of the rate of change of the current output from the DC power supply 116 with respect to time is detected, the magnetic pole position of the rotor is estimated based on the time when the polarity changes, and the polarity reversal time is measured based on the detection signal. From this time, the magnetic pole position of the rotor is estimated and the commutation timing is obtained.
JP 2001-156478 A JP-A-62-171489 JP-A-8-126379

このような従来の構成では、磁気センサを搭載する場合は、室外側ブラシレスDCモータの内蔵する磁気センサと制御装置を長い中継リード線で接続するため、センサ信号の中継リード線がノイズの影響を受け易く、誤動作しやすくなるとともに、熱交換型冷却機内の配線作業も複雑で手間がかかり、高コストの冷却機になるという課題があり、また、磁気センサをDCモータに内蔵するため、DCモータの寸法が厚くなり、装置が小型化出来ないという課題があった。   In such a conventional configuration, when a magnetic sensor is mounted, the magnetic sensor incorporated in the outdoor brushless DC motor and the control device are connected by a long relay lead, so the relay lead of the sensor signal is affected by noise. It is easy to receive and malfunction, and the wiring work in the heat exchange type cooling machine is complicated and troublesome, and there is a problem that it becomes a high-cost cooling machine, and since the magnetic sensor is built in the DC motor, the DC motor As a result, there is a problem that the apparatus cannot be downsized.

また、センサレス駆動のブラシレスDCモータの場合、電流値の極小になる所が、すなわち誘起電圧が最大となる所と等しいとして、磁極位置を推定して転流タイミングを決定しているが、広角通電の場合電流波形が違い、電流値が最小にならない。従って、誘起電圧が最大になる所を推定することができず、磁極位置を把握することが困難となるため、DCモータを駆動することが出来ないという課題があった。   In the case of a sensorless drive brushless DC motor, the commutation timing is determined by estimating the magnetic pole position on the assumption that the location where the current value is minimum, that is, the location where the induced voltage is maximum, is determined. In the case of, the current waveform is different and the current value is not minimized. Therefore, the place where the induced voltage becomes maximum cannot be estimated, and it is difficult to grasp the magnetic pole position, which causes a problem that the DC motor cannot be driven.

また、この様な従来の構成では、120度矩形波通電に関するものであり、トルクの脈動が多いために装置との共振によって騒音が発生するという課題があった。   Further, such a conventional configuration relates to 120-degree rectangular wave energization, and there is a problem that noise is generated due to resonance with the apparatus because there are many torque pulsations.

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、磁気センサやセンサ信号中継コネクタを無くし、広角通電でブラシレスDCモータを駆動することによって、小型、低コスト、低騒音で信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置を実現することを目的としている。   The present invention solves such a conventional problem, and eliminates a magnetic sensor and a sensor signal relay connector and drives a brushless DC motor with wide-angle energization, so that it is small, low cost, low noise and highly reliable. It aims at realizing the control device of a brushless DC motor.

本発明のブラシレスDCモータの制御装置は、上記目的を達成するために、直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを、前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせ、オンの期間を電気角で120度以上長くして通電重なり期間を設けて広角通電で回転させる制御装置において、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗より出力される電流値により得られた電流波形に基づいて、あらかじめ記憶された前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定された位相が、あらかじめ定められた目標位相に追従するように転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有することを特徴とするブラシレスDCモータの制御装置としたものである。   In order to achieve the above object, a brushless DC motor control device of the present invention is a brushless having a rotor and a stator winding connected to a DC power supply via an inverter circuit in which a plurality of switching elements are bridge-connected. In the control device for turning on and off the switching element of the inverter circuit, extending the ON period by 120 degrees or more in electrical angle, and rotating the DC motor by wide-angle energization by providing an energization overlap period, the inverter circuit from the DC power supply Is induced in the stator winding of the brushless DC motor stored in advance based on a current waveform obtained from a current detection resistor for detecting a current supplied to the current detector and a current value output from the current detection resistor. Phase estimating means for estimating the phase of the induced voltage to be applied to the stator winding and the phase estimating means Thus the estimated phase, in which the brushless DC motor of the control device, characterized in that it comprises a commutation timing determining means for determining commutation timing so as to follow the target phase set in advance.

この手段により、インバータ回路に流れる電流を検出して位相を推定することができ、広角通電においても確実な位置検出が可能となり、複雑な位相の推定回路を必要とせずにセンサレス駆動が可能になり、小型、低コストで低騒音のブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   By this means, it is possible to detect the current flowing through the inverter circuit and estimate the phase, and it is possible to detect the position reliably even in wide-angle energization, and sensorless driving is possible without requiring a complicated phase estimation circuit. Thus, a brushless DC motor control device that is small, low cost and low in noise can be obtained.

また、他の手段は、位相推定手段を、直流電源からインバータ回路に供給される電流波形において、あらかじめ定められた第1及び第2のタイミングにおける電流値の比を電流変化率として算出し、電流変化率より固定子巻線に誘起される電圧と固定子巻線に印加する電圧との位相の相関曲線をあらかじめ記憶したものである。   Further, the other means calculates the ratio of the current value at the first and second timings determined in advance in the current waveform supplied from the DC power supply to the inverter circuit as the current change rate. The correlation curve of the phase between the voltage induced in the stator winding and the voltage applied to the stator winding from the rate of change is stored in advance.

これにより、相関曲線をあらかじめ記憶することにより、複雑な演算を必要とせずに位相の推定ができ、安価なマイコンを使用することが可能となり、低コストのブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   Thereby, by storing the correlation curve in advance, the phase can be estimated without requiring a complicated calculation, and an inexpensive microcomputer can be used, and a low-cost brushless DC motor control device can be obtained.

また、他の手段は、位相推定手段を、通電の重ならない期間において、あらかじめ定められた第1のタイミングにおける第1の電流値と第2のタイミングにおける第2の電流値を求め、第1の電流値に対する第2の電流値の比を電流変化率として算出するものである。   Further, the other means obtains the first current value at the predetermined first timing and the second current value at the second timing in the period where the energization does not overlap, and the phase estimating means obtains the first current value at the first timing. The ratio of the second current value to the current value is calculated as the current change rate.

これにより、転流周期内における位相の推定において、電流変化率と固定子巻線に誘起される誘起電圧の位相の関係が明確で、しかも、変化率が比較的大きくとれるタイミングで電流値をサンプリングすることが可能となり、正確でより大きな電流変化率を得ることができ、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの駆動装置が得られる。   As a result, in estimating the phase within the commutation cycle, the relationship between the current change rate and the phase of the induced voltage induced in the stator winding is clear, and the current value is sampled at a timing at which the change rate is relatively large. It is possible to obtain a highly reliable brushless DC motor driving apparatus that can obtain an accurate and larger current change rate and improve phase estimation accuracy.

また、他の手段は、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を求め、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定できるようにしたものである。   Further, the other means stores the current change rate in a mechanical angle for one rotation period to obtain an average value of the current change rate of one rotation so that the phase can be estimated from the average value of the current change rate of one rotation. It is a thing.

これにより、スイッチング素子のばらつきや、回転子の磁石のばらつき、負荷のアンバランスによるばらつき等による、電流のばらつきの影響を軽減でき、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの駆動装置が得られる。   As a result, it is possible to reduce the effects of current variations due to variations in switching elements, rotor magnets, load imbalance, etc., and drive highly reliable brushless DC motors that can improve phase estimation accuracy. A device is obtained.

また、他の手段は、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を求め、最新の電流変化率と1回転前の電流変化率を比較し、その差があらかじめ定められた値よりも小さい時は、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定し、一方、あらかじめ定められた値よりも大きい時は、最新の電流変化率から位相を推定できるようにしたものである。   Another means is to store the current change rate for one rotation at a mechanical angle, obtain an average value of the current change rate for one rotation, and compare the latest current change rate with the current change rate before one rotation. When the difference is smaller than a predetermined value, the phase is estimated from the average value of the current change rate of one rotation. On the other hand, when the difference is larger than the predetermined value, the phase is calculated from the latest current change rate. Can be estimated.

これにより、負荷変動の大きさを検出することができ、負荷変動に応じてより正確な電流変化率が得られ、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, the magnitude of the load fluctuation can be detected, a more accurate current change rate can be obtained according to the load fluctuation, and a highly reliable brushless DC motor control apparatus capable of improving the phase estimation accuracy can be obtained. .

また、他の手段は、位相推定手段により推定された位相と目標位相との位相差に応じて転流周期を時間補正を行い、今回の転流タイミング及び次回の転流周期を決定するものとしたものである。   Further, the other means performs time correction on the commutation period according to the phase difference between the phase estimated by the phase estimation means and the target phase, and determines the current commutation timing and the next commutation period. It is a thing.

これにより、負荷変動に対して転流周期毎に常に最適な転流タイミングを得ることができ、負荷の変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, an optimal commutation timing can always be obtained for each commutation cycle with respect to load fluctuation, and a highly reliable brushless DC motor control device that can improve followability to load fluctuation is obtained.

また、他の手段は、今回の転流周期を4分割し、前回の転流タイミングから4分の3の期間までに前記位相推定手段により位相を推定し、目標位相との位相差に応じて、最後の4分の1の期間のみを時間補正するものとしたものである。   Further, the other means divides the current commutation cycle into four, estimates the phase by the phase estimation means within a period of three quarters from the previous commutation timing, and according to the phase difference from the target phase. Only the last quarter period is corrected for time.

これにより、位相推定手段により位相を推定した直後に転流タイミング及び次回の転流周期を決定できるので、負荷の変動の大きさを素早く検出することが可能となり、負荷変動に応じた最適な通電タイミング及び通電周期を得ることができ、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, the commutation timing and the next commutation cycle can be determined immediately after the phase is estimated by the phase estimation means, so that it is possible to quickly detect the magnitude of the load fluctuation, and the optimum energization according to the load fluctuation. A highly reliable control device for a brushless DC motor that can obtain the timing and the energization cycle and can improve the followability to the load fluctuation is obtained.

また、他の手段は、位相推定手段で推定された位相と目標位相を比較し、あらかじめ定められた位相差よりも大きい時は、今回の転流周期から目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正を行い、次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定する。一方、小さい時は、あらかじめ定められた転流周期の4分の1の時間区間のみを時間補正し、次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定するものとしたものである。   The other means compares the phase estimated by the phase estimation means with the target phase, and when the phase difference is larger than a predetermined phase difference, the phase difference between the target phase and the actual phase from the current commutation period. The time is corrected according to the calculation, the next commutation cycle is calculated, and the commutation timing is determined. On the other hand, when it is small, only the time section of a quarter of the predetermined commutation period is corrected for time, the next commutation period is calculated, and the commutation timing is determined.

これにより、負荷の変動の大きさを検出することが可能となり、転流タイミング毎に負荷変動に応じた最適な通電タイミングを得ることができ、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   This makes it possible to detect the magnitude of load fluctuations, obtain the optimum energization timing according to the load fluctuation at each commutation timing, and improve the followability to the load fluctuation with high reliability. A control device for the DC motor is obtained.

また、他の手段は、起動時と運転時では、時間補正量を変えることにより、目標位相に追従するように転流タイミングを補正することとしたものである。   Another means is to correct the commutation timing so as to follow the target phase by changing the amount of time correction during startup and during operation.

これにより、起動時は回転が不安定であるため、位相推定に誤差が生じやすく、起動時と運転時とで時間補正量を変えることにより、回転の不安定さや脱調を引き起こすことを軽減でき、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, the rotation is unstable at start-up, so an error is likely to occur in the phase estimation.By changing the amount of time correction between start-up and operation, it is possible to reduce instability of rotation and step-out. Thus, a highly reliable brushless DC motor control device that can improve the followability to load fluctuations can be obtained.

また、他の手段は、起動時は前記スイッチング素子のON期間を電気角で120度にして通電重なり期間を設けない矩形波通電で回転し、運転時は広角通電で回転させるとしたものである。   Further, another means is that the switching element is turned on by rectangular wave energization without an energization overlap period by setting the ON period of the switching element to 120 degrees in electrical angle at startup, and rotated at wide angle energization in operation. .

これにより、広角通電は通電重なり期間を設けるため、120度通電に比べ制御が複雑で、特に、起動時は回転が不安定になるため通電重なり期間や位相推定に誤差が生じやすいため、位相重なり期間のない120度通電で起動し、回転が安定する運転時は広角通電に切り替えることにより、回転の不安定さや脱調を引き起こすことを軽減でき、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, wide-angle energization provides an energization overlap period, so control is more complicated than 120-degree energization. In particular, rotation is unstable at start-up, and errors tend to occur in the energization overlap period and phase estimation. Start with 120-degree energization with no period, and switch to wide-angle energization during operation where the rotation is stable, thereby reducing the instability and step-out of the rotation, and improving the followability to load fluctuations with high reliability A control device for the brushless DC motor is obtained.

また、他の手段は、ブラシレスDCモータの制御装置を換気送風装置、例えば、熱交換型冷却機に搭載したものである。   Another means is that a brushless DC motor control device is mounted on a ventilation fan, for example, a heat exchange type cooler.

これにより、内気風路側に設置された制御手段との接続に使用するセンサ信号の中継リード線が不要になり、中継線を接続する作業もなくなるので、小型で低コストになり、また、センサ信号線へのノイズによる誤動作の影響がないため、信頼性の高い換気送風装置、例えば、熱交換型冷却機が提供できる。   This eliminates the need for a relay lead wire for the sensor signal used for connection with the control means installed on the side of the inside air flow path, eliminates the need for connecting the relay wire, and thus reduces the size and cost of the sensor signal. Since there is no influence of malfunction due to noise on the wire, a highly reliable ventilation fan, for example, a heat exchange type cooler can be provided.

本発明によれば、複雑な位相の推定回路を必要とせず、安価なマイコンを使用して広角通電でセンサレス駆動が可能となるため、小型、低コストで低騒音のブラシレスDCモータの制御装置を提供できる。   According to the present invention, since a sensorless drive is possible with wide-angle energization using an inexpensive microcomputer without requiring a complicated phase estimation circuit, a compact, low-cost, low-noise brushless DC motor control device is provided. Can be provided.

また、センサ信号のリード線が不要になるためノイズの影響を排除できると共に、軽負荷、重負荷など負荷の大きさが変化しても、負荷変動に応じて常に最適な位相にすることが可能となり、外乱等により負荷変動が大きい場合においても脱調することが無いので、信頼性が高く高効率のブラシレスDCモータの制御装置を提供できる。   In addition, it eliminates the need for sensor signal lead wires and eliminates the effects of noise. Even if the load size changes, such as a light load or heavy load, it can always be in the optimum phase according to the load fluctuation. Thus, even when the load fluctuation is large due to disturbance or the like, the step-out does not occur. Therefore, a highly reliable and highly efficient brushless DC motor control device can be provided.

また、磁気センサが不要になるので、ブラシレスDCモータを小型化、低コスト化できると共に、センサ信号のリード線が不要になり、中継線を接続する作業もなくなるので、小型で低コストの換気送風装置、例えば、具体的に熱交換型冷却機を提供できる。   In addition, since a magnetic sensor is not required, the brushless DC motor can be reduced in size and cost, and the lead wire for the sensor signal is not required, and there is no need to connect a relay line. An apparatus, for example, a heat exchange type cooler can be specifically provided.

本発明の請求項1記載の発明は、直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせ、オンの期間を電気角で120度以上長くして通電重なり期間を設けて広角通電で回転させる制御装置において、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗より出力される電流値により得られた電流波形に基づいてあらかじめ記憶された前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定した位相があらかじめ定められた目標位相に追従するように転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有するものであり、インバータ回路に流れる電流を検出して位相を推定することができ、広角通電においても確実な位置検出が可能となり、複雑な位相の推定回路を必要とせずセンサレス駆動ができ、小型、低コストで低騒音のブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   According to the first aspect of the present invention, a brushless DC motor having a rotor and a stator winding connected via an inverter circuit in which a plurality of switching elements are bridge-connected to a DC power supply is switched to the inverter circuit. In the control device for turning on and off the element, extending the ON period by 120 degrees or more in electrical angle and rotating by wide angle energization by providing an energization overlapping period, a current for detecting a current supplied from the DC power source to the inverter circuit A detection resistor and a stator winding with respect to an induced voltage induced in the stator winding of the brushless DC motor stored in advance based on a current waveform obtained from a current value output from the current detection resistor. A phase estimation means for estimating a phase of the applied voltage, and a phase estimated by the phase estimation means is predetermined. It has commutation timing determination means that determines the commutation timing so as to follow the target phase, can detect the current flowing through the inverter circuit and estimate the phase, and can reliably detect the position even in wide-angle energization. Thus, a sensorless drive is possible without the need for a complicated phase estimation circuit, and a compact, low-cost and low-noise brushless DC motor control device can be realized.

本発明の請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、位相推定手段を、通電の重ならない期間において、あらかじめ定められた第1のタイミングにおける第1の電流値と第2のタイミングにおける第2の電流値を求め、前記第1の電流値に対する前記第2の電流値の比を電流変化率として算出するものであり、相関曲線をあらかじめ記憶することにより、複雑な演算を必要とせずに位相の検出ができ、安価なマイコンを使用することが可能となり、低コストのブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the phase estimation means is configured such that the first current value and the second current at a first timing determined in advance in a period in which the energization does not overlap. The second current value at the timing is obtained, and the ratio of the second current value to the first current value is calculated as a current change rate. By storing the correlation curve in advance, complicated calculation is required. Therefore, it is possible to detect the phase without using it, and it is possible to use an inexpensive microcomputer, thereby realizing a low-cost brushless DC motor control device.

本発明の請求項3記載の発明は、請求項2に記載の発明において、位相推定手段を、通電の重ならない期間において、あらかじめ定められた第1のタイミングにおける第1の電流値と第2のタイミングにおける第2の電流値を求め、前記第1の電流値に対する前記第2の電流値の比を電流変化率として算出するものであり、転流周期内における位相の推定において、電流変化率と固定子巻線に誘起される誘起電圧の位相の関係が明確で、しかも、変化率が比較的大きくとれる位置で電流値をサンプリングすることが可能となり、正確でより大きな電流変化率を得ることができ、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの駆動装置が実現できる。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the phase estimation means is configured to cause the first current value and the second current at a predetermined first timing in a period in which energization does not overlap. The second current value at the timing is obtained, and the ratio of the second current value to the first current value is calculated as a current change rate. In the estimation of the phase in the commutation cycle, the current change rate and The phase relationship of the induced voltage induced in the stator winding is clear, and the current value can be sampled at a position where the rate of change is relatively large, and an accurate and larger rate of current change can be obtained. In addition, a highly reliable brushless DC motor driving apparatus capable of improving the phase estimation accuracy can be realized.

本発明の請求項4記載の発明は、請求項3に記載の発明において、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を求め、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定できるようにしたものであり、スイッチング素子のばらつきや、回転子の磁石のばらつき、負荷のアンバランスによるばらつき等による、電流のばらつきの影響を軽減でき、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの駆動装置が実現できる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the current change rate is stored as a mechanical angle for one rotation period, and an average value of the current change rate of one rotation is obtained. The phase can be estimated from the average value of the current change rate, and the effects of current variations due to variations in switching elements, rotor magnets, and load imbalance can be reduced. A highly reliable brushless DC motor drive device that can improve the estimation accuracy can be realized.

本発明の請求項5記載の発明は、請求項4に記載の発明において、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を求め、最新の電流変化率と1回転前の電流変化率を比較し、その差があらかじめ定められた値よりも小さい時は、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定し、一方、あらかじめ定められた値よりも大きい時は、最新の電流変化率から位相を推定できるようにしたものであり、負荷変動の大きさを検出することができ、負荷変動に応じてより正確な電流検出率が得られ、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect, the current change rate is stored in a mechanical angle for one rotation period, an average value of the current change rate of one rotation is obtained, and the latest current is obtained. When the rate of change and the rate of change of current before one rotation are compared, and the difference is smaller than a predetermined value, the phase is estimated from the average value of the rate of change of current for one rotation, while the value determined in advance Is larger, the phase can be estimated from the latest current change rate, the magnitude of the load fluctuation can be detected, and a more accurate current detection rate can be obtained according to the load fluctuation, A highly reliable brushless DC motor control device capable of improving the phase estimation accuracy can be realized.

本発明の請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、前回の転流周期から目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正を行い、今回の転流タイミング及び次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定するものとしたものであり、負荷変動に対して転流周期毎に常に最適な転流タイミングを得ることができ、負荷の変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, time correction is performed according to the phase difference between the target phase and the actual phase from the previous commutation cycle. The commutation timing and the next commutation cycle are calculated and the commutation timing is determined, and the optimum commutation timing can always be obtained for each commutation cycle with respect to load fluctuations. Therefore, a highly reliable brushless DC motor control device that can improve the follow-up performance with respect to the fluctuation of the motor can be realized.

本発明の請求項7記載の発明は、請求項1及至6のいずれかに記載の発明において、前回の転流周期を4分割し、最初から3番目までの4分の3の期間までに前記位相推定手段により実際の位相を推定し、目標位相との位相差に応じて、最後の4分の1の期間のみを時間補正するものとしたものであり、位相推定手段により位相を推定した直後に転流タイミング及び転流周期を決定できるので、負荷の変動の大きさを素早く検出することが可能となり、負荷変動に応じた最適な通電タイミング及び通電周期を得ることができ、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the previous commutation cycle is divided into four parts, and the three-quarter period from the first to the third is used. The actual phase is estimated by the phase estimation means, and only the last quarter period is corrected according to the phase difference from the target phase. Immediately after the phase is estimated by the phase estimation means Because the commutation timing and commutation cycle can be determined, it is possible to quickly detect the magnitude of load fluctuations, obtain the optimum energization timing and energization period according to the load fluctuation, and follow the load fluctuation. A highly reliable brushless DC motor control device that can improve the performance can be realized.

本発明の請求項8記載の発明は、請求項1及至7のいずれかに記載の発明において、目標位相と実際の位相と比較し、あらかじめ定められた位相差よりも大きい時は、前回の転流周期から目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正を行い、次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定する。一方、小さい時は、あらかじめ定められた転流周期の4分の1の時間区間のみを時間補正するものとしたものであり、負荷の変動の大きさを検出することが可能となり、転流タイミング毎に負荷変動に応じた最適な通電タイミングを得ることができ、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   In the invention according to claim 8 of the present invention, in the invention according to any one of claims 1 to 7, when the target phase is compared with the actual phase and the phase difference is larger than a predetermined phase difference, the previous shift is performed. Time correction is performed from the flow period according to the phase difference between the target phase and the actual phase, the next commutation period is calculated, and the commutation timing is determined. On the other hand, when it is small, only the time interval of a quarter of the predetermined commutation period is corrected for time, and it becomes possible to detect the magnitude of the load fluctuation, and the commutation timing. A highly reliable control device for a brushless DC motor that can obtain an optimal energization timing according to the load fluctuation every time and can improve the followability to the load fluctuation can be realized.

本発明の請求項9記載の発明は、請求項1乃至8に記載の発明において、起動時と運転時では、時間補正量を変えることにより、目標位相に追従するように転流タイミングを補正することとしたものであり、起動時は回転が不安定であるため、位相推定に誤差が生じやすく、起動時と運転時とで時間補正量を変えることにより、回転の不安定さや脱調を引き起こすことを軽減でき、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が実現できる。   According to a ninth aspect of the present invention, in the first to eighth aspects of the invention, the commutation timing is corrected so as to follow the target phase by changing the time correction amount at the time of start-up and operation. Because the rotation is unstable at start-up, an error is likely to occur in the phase estimation, and changing the amount of time correction between start-up and operation causes instability of rotation and step-out. Therefore, a highly reliable brushless DC motor control device that can improve follow-up performance against load fluctuations can be realized.

本発明の請求項10記載の発明は、請求項1乃至9に記載の発明において、起動時と運転時では、時間補正量を変えるものであり、起動時は回転が不安定であるため、位相推定に誤差が生じやすく、起動時と運転時とで時間補正量を変えることにより、回転の不安定さや脱調を引き起こすことを軽減でき、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高い駆動を実現できる。   In the invention according to claim 10 of the present invention, in the invention according to claims 1 to 9, the time correction amount is changed at the time of start-up and during operation, and the rotation is unstable at the time of start-up, so that the phase Errors in estimation are likely to occur, and by changing the amount of time correction between startup and operation, it is possible to reduce the instability of rotation and out-of-step, and to improve the followability to load fluctuations with high reliability. realizable.

本発明の請求項11記載の発明は、請求項1乃至10に記載の発明において、ブラシレスDCモータの制御装置を熱交換型冷却機に搭載したものであり、内気風路側に設置された制御手段との接続に使用するセンサ信号の中継リード線が不要になり、中継線を接続する作業もなくなるので、小型で低コストになり、また、センサ信号線へのノイズによる誤動作の影響がないため、信頼性の高い熱交換型冷却機が実現できる。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to tenth aspects, the brushless DC motor control device is mounted on the heat exchange type cooler, and the control means is installed on the inside air path side. Since the relay lead wire for the sensor signal used for connection to the sensor is no longer needed and the work to connect the relay wire is eliminated, it is small and low-cost, and there is no influence of malfunction due to noise on the sensor signal wire. A highly reliable heat exchange type cooler can be realized.

本発明の請求項12記載の発明は、請求項1乃至11に記載の発明において、ブラシレスDCモータの制御装置を換気送風装置に搭載したものであり、センサ信号の中継リード線が不要になり、中継線を接続する作業もなくなるので、小型で低コストになり、また、センサ信号線へのノイズによる誤動作の影響がないため、信頼性の高い換気送風装置が実現できる。   The invention according to claim 12 of the present invention is the invention according to claims 1 to 11, wherein the brushless DC motor control device is mounted on the ventilation air blower, and the relay lead of the sensor signal becomes unnecessary, Since there is no need to connect the relay line, the size and cost can be reduced, and there is no influence of malfunction due to noise on the sensor signal line, so that a highly reliable ventilation fan 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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1に示すように、インバータ回路1は3相インバータブリッジの構成であり、Q1、Q2、Q3はそれぞれU、V、W相の上アームスイッチング素子であり、同様にQ4、Q5、Q6はそれぞれU、V、W相の下アームスイッチング素子である。各スイッチング素子には、それぞれ並列に還流ダイオードD1、D2、D3、D4、D5、D6を接続する。ブラシレスDCモータ2は回転子3と固定子4から構成され、固定子4には電気角で120度の位相差を持つように固定子巻線L1、L2、L3が配置される。直流電源5とスイッチング素子の間には、図示するように直流電源5の出力電流を検出する電流検出抵抗6を配置する。電流検出抵抗6の端子間電圧をマイクロコンピュータ7に内蔵されているA/D変換器8に入力する。位相推定手段9はA/D変換器8でデジタル化した電流値から電流の時間に対する電流変化率を演算し、あらかじめ記憶しておいたインバータ回路1に供給される電流値の電流変化率と固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する固定子巻線に印加する電圧との位相関係から、位相を推定する。転流タイミング決定手段10は、位相推定手段9から得られた位相と目標位相を比較し、位相差に基づいてモータ電流の相転流タイミングを計算し、インバータを制御するスイッチング信号、U+、V+、W+、U−、V−、W−を出力する。ドライブ回路11は転流タイミング決定手段10から出力されるスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6をそれぞれ120度毎に通電して駆動されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the inverter circuit 1 has a three-phase inverter bridge configuration, Q1, Q2, and Q3 are U, V, and W-phase upper arm switching elements. Similarly, Q4, Q5, and Q6 are respectively It is a U, V, W phase lower arm switching element. The switching diodes D1, D2, D3, D4, D5, and D6 are connected to each switching element in parallel. The brushless DC motor 2 includes a rotor 3 and a stator 4, and stator windings L1, L2, and L3 are arranged on the stator 4 so as to have a phase difference of 120 degrees in electrical angle. Between the DC power supply 5 and the switching element, a current detection resistor 6 for detecting the output current of the DC power supply 5 is disposed as shown in the figure. The voltage between the terminals of the current detection resistor 6 is input to an A / D converter 8 built in the microcomputer 7. The phase estimation means 9 calculates a current change rate with respect to time of the current from the current value digitized by the A / D converter 8, and fixes the current change rate of the current value supplied to the inverter circuit 1 stored in advance. The phase is estimated from the phase relationship between the induced voltage induced in the child winding and the voltage applied to the stator winding. The commutation timing determination means 10 compares the phase obtained from the phase estimation means 9 with the target phase, calculates the phase commutation timing of the motor current based on the phase difference, and switching signals for controlling the inverters U +, V + , W +, U−, V−, W−. The drive circuit 11 is driven by energizing the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, and Q6 every 120 degrees based on the switching signal output from the commutation timing determining means 10.

位相推定手段9、転流タイミング決定手段10、ドライブ回路11はマイクロコンピュータ7に内蔵されている。   The phase estimation means 9, the commutation timing determination means 10, and the drive circuit 11 are built in the microcomputer 7.

制御装置12は、インバータ回路1、電流検出抵抗6、マイクロコンピュータ7からなる。電流検出抵抗6は、流れた電流により両端の電圧が変化する抵抗体であれば良く、本実施例では50mΩの抵抗であり、電流検出抵抗6を流れた電流による端子間の電圧をA/D変換器8で変換し、取り込むことにより、電流値を検出する。   The control device 12 includes an inverter circuit 1, a current detection resistor 6, and a microcomputer 7. The current detection resistor 6 may be a resistor whose voltage at both ends is changed by the flowing current. In this embodiment, the resistor is 50 mΩ, and the voltage between the terminals due to the current flowing through the current detection resistor 6 is A / D. The current value is detected by converting and taking in the converter 8.

次に位相推定の方法について説明する。図2(a)は150度の広角通電における電流検出抵抗が検出する電流波形を示している。図において、転流周期の任意の2点、すなわちI1、I2における電流値をA/D変換し、I1の電流値に対してI2の電流値の比を電流変化率Ihiとして、式1により求める。   Next, a phase estimation method will be described. FIG. 2A shows a current waveform detected by the current detection resistor in the wide-angle energization of 150 degrees. In the figure, A / D conversion is performed on current values at two arbitrary points of the commutation cycle, that is, I1 and I2, and the ratio of the current value of I2 to the current value of I1 is obtained as a current change rate Ihi by Formula 1. .

Ihi=I2の電流値/I1の電流値・・・(式1)
トルクを一定にして、固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する固定子巻線に印加する電圧との位相を例えば−30度から20度まで変化させた時の電流変化率を式1により求めると、図3のような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係が得られる。
Ihi = current value of I2 / current value of I1 (Expression 1)
The current change rate when the phase of the voltage applied to the stator winding with respect to the induced voltage induced in the stator winding is changed from, for example, -30 degrees to 20 degrees with the torque being constant is obtained by Equation 1. Then, the phase relationship between the current change rate and the voltage applied to the stator winding as shown in FIG. 3 is obtained.

この位相関係から、演算処理の負担を軽減するために、図4に示すような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係に簡略化し、これをあらかじめ記憶しておく。したがって、式1で得られた電流変化率から図4を用いて現在の位相を得ることができる。   From this phase relationship, in order to reduce the processing load, the phase relationship between the current change rate and the voltage applied to the stator winding as shown in FIG. 4 is simplified and stored in advance. Therefore, the current phase can be obtained from the current change rate obtained by Equation 1 using FIG.

図2(b)は、目標とする位相に対して転流タイミングが早い時の電流波形を示している。この場合において、式1により得られた電流変化率Ihiを1.011とすると、図4から−5度の位相であると推定でき、目標位相を0度とすると、目標位相に対する位相差は−5度であり、目標位相に対して進み位相であると判別できる。その位相差に応じて、次回の転流タイミングと転流周期を遅らすことによって、電流波形を破線に近づけ、目標位相での運転を可能にする。   FIG. 2B shows a current waveform when the commutation timing is early with respect to the target phase. In this case, if the current change rate Ihi obtained by Equation 1 is 1.011, it can be estimated from FIG. 4 that the phase is −5 degrees, and if the target phase is 0 degrees, the phase difference with respect to the target phase is − It is 5 degrees, and it can be determined that the phase is an advance phase with respect to the target phase. By delaying the next commutation timing and commutation period according to the phase difference, the current waveform is brought closer to a broken line, and operation at the target phase is enabled.

一方、図2(c)は、目標とする位相に対して転流タイミングが遅い時の電流波形を示している。破線は目標としている位相の場合の電流波形を示している。この場合において、式1により得られた電流変化率Ihiを0.963とすると、図4から5度の位相であるいと推定でき、目標位相を0度とすると、目標位相に対する位相差は5度であり、目標位相に対して遅れ位相であると判別でき、その位相差に応じて、次回の転流タイミングと転流周期を早めることによって、電流波形を破線の波形に近づけ、目標位相での運転を可能にする。   On the other hand, FIG. 2C shows a current waveform when the commutation timing is late with respect to the target phase. A broken line indicates a current waveform in the case of a target phase. In this case, if the current change rate Ihi obtained by Equation 1 is 0.963, it can be estimated from FIG. 4 that the phase is 5 degrees, and if the target phase is 0 degrees, the phase difference with respect to the target phase is 5 degrees. It can be determined that the phase is delayed with respect to the target phase, and the current commutation timing and commutation cycle are advanced according to the phase difference, thereby bringing the current waveform closer to the dashed waveform and Enable driving.

これによって、インバータ回路1に流れる電流を検出して位相を推定することが可能となり、モータと制御装置が離れていて、モータリード線が長くなっても、リード線による電圧降下の影響を受けない信頼性の高いセンサレス駆動が可能になる。また、本実施例のように、発熱体が携帯基地局のような場合には、直流電源は24Vや48Vのような低圧の直流電源の場合が多く、その場合は、電流が多い状態で駆動されるので、電流検出の信頼性が高くなり、位相推定の精度もさらに高くなる。   As a result, it is possible to detect the current flowing through the inverter circuit 1 and estimate the phase, and even if the motor and the control device are separated and the motor lead wire becomes long, it is not affected by the voltage drop due to the lead wire. Highly reliable sensorless driving is possible. Further, as in this embodiment, when the heating element is a mobile base station, the DC power source is often a low-voltage DC power source such as 24V or 48V, and in that case, it is driven with a large current. Therefore, the reliability of current detection is increased and the accuracy of phase estimation is further increased.

尚、広角通電の電気角は150度としたが、モータにあわせて設定すればよく、また、あらかじめ記憶する位相を−30度から20度の範囲としたが、これもモータに合わせて設定すればよく、その作用効果に差異を生じない。   Although the electrical angle for wide-angle energization is 150 degrees, it may be set according to the motor, and the phase stored in advance is in the range of -30 degrees to 20 degrees, but this is also set according to the motor. What is necessary is not to make a difference in the effect.

(実施の形態2)
実施の形態1と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図5は、150度の広角通電における電流検出抵抗が検知する電流波形を示している。図において、転流周期におけるあらかじめ定められた第1のタイミング及び第2のタイミングの領域において、任意の2点t1、t2における電流値I1、I2をA/D変換し、I1の電流値に対してI2の電流値の比を電流変化率Ihiとして、式1により求める。
(Embodiment 2)
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 5 shows a current waveform detected by the current detection resistor in 150-degree wide-angle energization. In the figure, A / D conversion is performed on current values I1 and I2 at two arbitrary points t1 and t2 in a region of predetermined first timing and second timing in the commutation cycle, and the current value of I1 is Then, the ratio of the current value of I2 is obtained as a current change rate Ihi by Equation 1.

同様にして、トルクを一定にして、固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する固定子巻線に印加する電圧との位相を変化させた時の電流変化率を式1により求め、電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係に簡略化し、これをあらかじめ記憶しておき、得られた位相に基づいて、転流タイミングを早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。   Similarly, when the torque is constant and the phase of the voltage applied to the stator winding with respect to the induced voltage induced in the stator winding is changed, the current change rate is obtained by Equation 1, and the current change rate And the phase relationship between the voltage applied to the stator winding and stored in advance, and based on the obtained phase, the commutation timing is advanced or delayed, so that Enable driving.

これによって、相関曲線をあらかじめ記憶することにより、得られた電流変化率から現在の位相を容易に得ることができ、複雑な演算を必要とせずに位相の検出ができ、安価なマイコンを使用することが可能となり、低価格で信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が製造できる。   In this way, by storing the correlation curve in advance, the current phase can be easily obtained from the obtained current change rate, the phase can be detected without requiring complicated calculation, and an inexpensive microcomputer is used. This makes it possible to manufacture a control device for a brushless DC motor that is inexpensive and highly reliable.

(実施の形態3)
実施の形態1または2と同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図6は、150度の広角通電における電流検出抵抗が検出する電流波形を示している。図において、前回の転流タイミングをt0、今回の転流タイミングをt1とし、t0からt1までの転流周期をT1とする。この通電周期T1の期間には通電重なり期間と通電の重ならない期間が存在し、電流波形の形状が異なることが確認できる。通電重なり期間、通電の重ならない期間と電流波形については図19の(b)、(c)に具体的に示している。
(Embodiment 3)
The same parts as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 6 shows a current waveform detected by a current detection resistor in 150-degree wide-angle energization. In the figure, the previous commutation timing is t0, the current commutation timing is t1, and the commutation period from t0 to t1 is T1. It can be confirmed that the energization overlap period and the non-overlap period exist in the period of the energization cycle T1, and the shape of the current waveform is different. The energization overlapping period, the period in which energization does not overlap and the current waveform are specifically shown in FIGS. 19B and 19C.

通電の重ならない期間において、t0からあらかじめ定められた第1のタイミングt11における第1の電流値I1と第2のタイミングt12における第2の電流値I2をA/D変換して求め、次にI1の電流値に対してI2の電流値の比を電流変化率Ihiとして、式1により求める。   In a period in which the energization does not overlap, the first current value I1 at the first timing t11 determined in advance from t0 and the second current value I2 at the second timing t12 are obtained by A / D conversion, and then I1 The ratio of the current value of I2 to the current value of I2 is obtained as a current change rate Ihi using Equation 1.

一例として第1のタイミングt11を電気角10度、第2のタイミングt12を電気角30度として各位相における電流変化率の関係を図7において実線で示す。一方、通電重なりの期間において、一例として第1のタイミングt11を電気角30度、第2のタイミングt12を電気角50度の各位相における電流変化率の関係も破線で同時に示す。図より実線で示した特性の方が各位相において電流変化率の変化が大きくなっている。破線は殆ど変化が無い。これにより、電流変化率の変化が大きい通電の重ならない期間において電流値を検出する方が位相の推定誤差がより少なくなるということがわかる。   As an example, the first timing t11 is an electrical angle of 10 degrees, the second timing t12 is an electrical angle of 30 degrees, and the relationship of the current change rate in each phase is shown by a solid line in FIG. On the other hand, in the energization overlap period, as an example, the relationship of the current change rate in each phase of the first timing t11 at the electrical angle of 30 degrees and the second timing t12 at the electrical angle of 50 degrees is also shown by broken lines. From the figure, the characteristic indicated by the solid line shows a larger change in the current change rate in each phase. The broken line has almost no change. Accordingly, it can be seen that the phase estimation error is smaller when the current value is detected in the period where the current change rate is large and the energization is not overlapped.

これによって、広角通電における位相の推定において、電流変化率が比較的大きく変化する通電の重ならない期間で電流値をサンプリングすることにより、より正確な電流変化率を得ることができ、位相の推定精度を向上できる信頼性の高い駆動を可能にする。   As a result, in the estimation of the phase in wide-angle energization, the current value can be sampled in the non-overlapping period where the current change rate changes relatively greatly, so that a more accurate current change rate can be obtained and the phase estimation accuracy can be obtained. Highly reliable driving can be achieved.

なお、本実施例においては、電気角で10度と30度のタイミングにおける電流値から電流変化率を求め、位相を推定しているが、他の例えば5度と25度のタイミングにおける電流値でもよい。要は通電の重ならない期間で電流の変化が大きくなるタイミングで電流変化率を求めればよく、その作用効果に差異は生じない。   In the present embodiment, the current change rate is obtained from the current value at the timing of 10 degrees and 30 degrees in electrical angle, and the phase is estimated, but the current value at other timings of 5 degrees and 25 degrees, for example, is also used. Good. In short, it is only necessary to obtain the current change rate at the timing when the current change becomes large in a period in which the energization does not overlap, and there is no difference in the effect.

(実施の形態4)
実施の形態1乃至3のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図8は、負荷変動がなく一定回転数で駆動していた時の150度の広角通電における電流波形を示している。図において、スイッチング素子のばらつき、回転子の磁石のばらつき、負荷のアンバランスなどの影響により、電流波形の振幅にばらつきがあらわれる。これらの電流のばらつきは周期性をもっており、機械角で1回転毎に繰り返されている。
(Embodiment 4)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 8 shows a current waveform in 150-degree wide-angle energization when driving at a constant rotation speed without load fluctuation. In the figure, the amplitude of the current waveform varies due to the influence of switching element variation, rotor magnet variation, load imbalance, and the like. These variations in current have periodicity and are repeated every rotation at a mechanical angle.

したがって、機械角で1回転分の電流変化率を記憶して、その平均値を電流変化率として用い、位相を推定する。   Therefore, the current change rate for one rotation is stored as a mechanical angle, and the average value is used as the current change rate to estimate the phase.

例えば、8極12スロットのブラシレスDCモータの場合、機械角で1回転に相当する通電切替えは、24回である。よって、24回分の電流変化率を記憶し、その平均値Ihiaを式2により求る。   For example, in the case of an 8-pole 12-slot brushless DC motor, energization switching corresponding to one rotation in mechanical angle is 24 times. Therefore, the current change rate for 24 times is stored, and the average value Ihia is obtained by Equation 2.

Ihia=(Ihi1+Ihi2+Ini3+ ・・・ +Ihi24)/24・・・(式2)
これによって、スイッチング素子のばらつきや、回転子の磁石のばらつき、負荷のアンバランスによるばらつき等による、電流のばらつきの影響を軽減でき、位相の推定精度を向上できる信頼性の高い駆動を可能にする。
Ihia = (Ihi1 + Ihi2 + Ini3 +... + Ihi24) / 24 (Formula 2)
This can reduce the influence of current variation due to variation in switching elements, variation in rotor magnets, variation due to load imbalance, etc., and enables highly reliable driving that can improve phase estimation accuracy. .

なお、本実施例においては、機械角で1回転分の電流変化率を記憶し、その平均値により、位相を推定することとしたが、2回転分や0.5回転分でもよい。要は、ばらつきによる影響を小さくできれば良く、その作用効果に差異は生じない。   In the present embodiment, the current change rate for one rotation is stored as a mechanical angle, and the phase is estimated based on the average value, but it may be two rotations or 0.5 rotations. In short, it is only necessary to reduce the influence of variation, and there is no difference in the effect.

(実施の形態5)
実施の形態1乃至4のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図9は、負荷が徐々に重くなっていく時の150度通電における電流波形を示している。図において、転流周期毎に負荷が重くなっているため、位相が徐々に遅れ位相になっている。これに機械角で1回転前の電流波形(破線で示す)を重ねると電流波形の形が次第に遅れ位相となり、転流周期が遅くなっていることがより顕著にわかる。
(Embodiment 5)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 9 shows a current waveform in 150-degree energization when the load gradually increases. In the figure, since the load becomes heavier every commutation cycle, the phase gradually becomes a lagging phase. When the current waveform one revolution before (indicated by a broken line) is overlapped with the mechanical angle, the shape of the current waveform gradually becomes a lagging phase, and it can be seen more remarkably that the commutation cycle is delayed.

従って、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を式2により求め、最新の電流変化率と1回転前の電流変化率を比較する。この差があらかじめ定められた値、例えば、電流変化率が±0.02よりも小さい時は、負荷変動が小さいと判断し、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定する。一方、電流変化率が±0.02よりも大きい時は、負荷変動が大きいと判断し、最新の電流変化率から位相を推定する。   Therefore, the current change rate is stored in the mechanical angle for one rotation period, the average value of the current change rate for one rotation is obtained by Equation 2, and the latest current change rate is compared with the current change rate before one rotation. When this difference is a predetermined value, for example, when the current change rate is smaller than ± 0.02, it is determined that the load fluctuation is small, and the phase is estimated from the average value of the current change rate of one rotation. On the other hand, when the current change rate is larger than ± 0.02, it is determined that the load fluctuation is large, and the phase is estimated from the latest current change rate.

例えば、最新の電流変化率が1.024の時、電流変化率の平均値が0.989とする。   For example, when the latest current change rate is 1.024, the average value of the current change rates is 0.989.

両者の差は、0.035となり、あらかじめ定められたしきい値±0.02よりも大きいことから、負荷変動が大きいと判断し、最新の電流変化率から位相を推定する。一方、最新の電流変化率が、0.999の時、同様にして両者の差は、0.01であり、負荷変動が少ないと判断し、電流変化率の平均値から位相を推定することになる。   The difference between the two is 0.035, which is larger than a predetermined threshold value ± 0.02, so that it is determined that the load fluctuation is large, and the phase is estimated from the latest current change rate. On the other hand, when the latest current change rate is 0.999, similarly, the difference between the two is 0.01, and it is determined that the load fluctuation is small, and the phase is estimated from the average value of the current change rates. Become.

これによって、負荷変動の大きさを検出することができ、負荷変動に応じてより正確な電流検出率が得られ、位相の推定精度を向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, the magnitude of the load fluctuation can be detected, a more accurate current detection rate can be obtained according to the load fluctuation, and a highly reliable brushless DC motor control apparatus capable of improving the phase estimation accuracy can be obtained. .

なお、本実施例においては、最新の電流変化率と1回転前の電流変化率との差を±0.02としたが、モータ負荷に応じて数値を決めればよく、±0.01や±0.03であってもその作用効果に差異は生じない。   In the present embodiment, the difference between the latest current change rate and the current change rate before one rotation is ± 0.02, but a numerical value may be determined according to the motor load, such as ± 0.01 or ± Even if it is 0.03, the effect does not produce a difference.

(実施の形態6)
実施の形態1乃至5のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図10に基づいて、今回の転流タイミングを補正し次回の転流周期を決定する方法について説明する。図10(a)は、転流タイミングを早めて位相を進める時の電流波形を示している。図10(b)は、転流タイミングを遅らせて位相を遅らす時の電流波形を示している。前回の転流タイミングをt0、今回の転流タイミングをt1とし、t0からt1までの今回の転流周期をT1とする。電流変化率から固定子巻線に印加する電圧との位相を図11に基づき位相推定を行い、得られた位相から補正値αを得る。T1はt0の時点で決定されているが、補正値αを得た後再度決定され、3式より求める。
(Embodiment 6)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Based on FIG. 10, a method for correcting the current commutation timing and determining the next commutation cycle will be described. FIG. 10A shows a current waveform when the phase is advanced by advancing the commutation timing. FIG. 10B shows a current waveform when the commutation timing is delayed and the phase is delayed. The previous commutation timing is t0, the current commutation timing is t1, and the current commutation period from t0 to t1 is T1. The phase of the current change rate and the voltage applied to the stator winding is estimated based on FIG. 11, and a correction value α is obtained from the obtained phase. T1 is determined at time t0, but is determined again after obtaining the correction value α, and is obtained from equation (3).

T1=T1+α×T1・・・(式3)
ここで、T1+α×T1はt0の時点で決定されていたT1の値である。この再度決定されたT1に基づいて転流タイミングt1が補正される。
T1 = T1 + α × T1 (Formula 3)
Here, T1 + α × T1 is the value of T1 determined at the time of t0. The commutation timing t1 is corrected based on the T1 determined again.

また、次回の転流タイミングをt2とし、t1からt2までの転流周期T2とすると、この時に得られたT1を次回の転流周期T2としてt2が決定され、これら一連の動作が繰り返され転流タイミング、転流周期が決定される。   When the next commutation timing is t2, and the commutation period T2 from t1 to t2, t2 is determined with T1 obtained at this time as the next commutation period T2, and these series of operations are repeated. Flow timing and commutation cycle are determined.

例えば、転流周期T1が1ms、位相が5度の時の補正値αは−1/16となり、式3より今回の転流周期T1は、0.9375msに補正され、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも早めることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   For example, when the commutation cycle T1 is 1 ms and the phase is 5 degrees, the correction value α is −1/16, and the current commutation cycle T1 is corrected to 0.9375 ms from Equation 3, and the current commutation timing t1. Is controlled so as to be closer to the target phase by making it earlier than the value determined at the previous commutation timing t0.

一方、位相が−5度の時の補正値αは1/16となり、同様に式3により今回の転流周期T1は、1.0625msとなり、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも遅らせることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   On the other hand, the correction value α when the phase is −5 degrees is 1/16. Similarly, the current commutation cycle T1 is 1.0625 ms according to Equation 3, and the current commutation timing t1 is changed to the previous commutation timing t0. Control is performed so as to approach the target phase by delaying from the value determined in step (1).

このようにして得られた補正値に基づいて、今回の転流タイミングを早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。   Based on the correction value thus obtained, the current commutation timing is advanced or delayed, thereby enabling operation at the target phase.

これによって、負荷変動に対して転流周期毎に常に最適な転流タイミングを得ることができ、負荷の変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, an optimal commutation timing can always be obtained for each commutation cycle with respect to load fluctuations, and a highly reliable brushless DC motor control device that can improve followability to load fluctuations can be obtained.

なお、本実施例においては、図11に示すような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係及び補正値αの具体的な例を示したが、これらの数値はモータの特性に合わせて決めれば良く、その作用効果に差異は生じない。   In the present embodiment, a specific example of the phase relationship between the current change rate and the voltage applied to the stator winding and the correction value α as shown in FIG. 11 is shown. What is necessary is just to decide according to a characteristic, and a difference does not arise in the effect.

また、αの値をt1のタイミングを決定する時とT2の周期を決める時に同じ値としたが、異なった値でもよく、これらの数値はモータの特性に合わせて決めれば良く、その作用効果に差異は生じない。   In addition, the value of α is set to the same value when determining the timing of t1 and when determining the cycle of T2. However, different values may be used, and these values may be determined in accordance with the characteristics of the motor. There is no difference.

(実施の形態7)
実施の形態1乃至6のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図12に基づいて、今回の転流タイミングを補正し次回の転流周期を決定する方法について説明する。図12(a)は、転流タイミングを早めて位相を進める時の電流波形を示している。図12(b)は、転流タイミングを遅らせて位相を遅らす時の電流波形を示している。前回の転流タイミングをt0、今回の転流タイミングをt1とし、t0からt1までの転流周期をT1、転流周期T1を4分割した時刻をT1aとする。図13に基づき、電流変化率から固定子巻線に印加する電圧との位相を推定し、得られた位相に基づいて、補正値βを取得する。T1はt0の時点で決定されているが、補正値βを得た後再度決定され、4式より求める。
(Embodiment 7)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Based on FIG. 12, a method of correcting the current commutation timing and determining the next commutation cycle will be described. FIG. 12A shows a current waveform when the phase is advanced by advancing the commutation timing. FIG. 12B shows a current waveform when the commutation timing is delayed and the phase is delayed. The previous commutation timing is t0, the current commutation timing is t1, the commutation cycle from t0 to t1 is T1, and the time obtained by dividing the commutation cycle T1 into four is T1a. Based on FIG. 13, the phase with the voltage applied to the stator winding is estimated from the current change rate, and the correction value β is obtained based on the obtained phase. T1 is determined at the time t0, but is determined again after obtaining the correction value β, and is obtained from equation (4).

T1=3×T1a+(T1a+β×T1a)・・・(式4)
ここで、3×T1a+(T1a+β×T1a)のT1aはt0の時点で決定されていたT1値より求めたものである。この再度決定されたT1に基づいて転流タイミングt1が補正される。このとき、転流タイミングから転流周期T1の4分の3が経過してから4分の4経過するまでのT1a時間を補正し、今回の転流タイミングt1を早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。
T1 = 3 × T1a + (T1a + β × T1a) (Formula 4)
Here, T1a of 3 × T1a + (T1a + β × T1a) is obtained from the T1 value determined at time t0. The commutation timing t1 is corrected based on the T1 determined again. At this time, by correcting the T1a time from the commutation timing until three-quarters of the commutation cycle T1 to four-fourths, the current commutation timing t1 is advanced or delayed. , Enabling operation at the target phase.

また、次回の転流タイミングをt2とし、t1からt2までの転流周期T2とすると、この時に得られたT1を次回の転流周期T2としてt2が決定され、これら一連の動作が繰り返され転流タイミング、転流周期が決定される。   When the next commutation timing is t2, and the commutation period T2 from t1 to t2, t2 is determined with T1 obtained at this time as the next commutation period T2, and these series of operations are repeated. Flow timing and commutation cycle are determined.

例えば、転流周期T1が1ms、位相が5度の時の補正値βは−1/32となり、式4より転流周期T2は、0.992msとなり、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも早めることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   For example, when the commutation cycle T1 is 1 ms and the phase is 5 degrees, the correction value β is −1/32, and the commutation cycle T2 is 0.992 ms from Equation 4, and the current commutation timing t1 is set to the previous commutation timing t1. Control is performed so as to approach the target phase by advancing the value determined at the flow timing t0.

一方、位相が−5度の時の補正値βは1/32となり、同様に式4により転流周期T2は、1.008msとなり、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも遅らせることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   On the other hand, the correction value β when the phase is −5 degrees is 1/32, and similarly, the commutation cycle T2 is 1.008 ms according to Equation 4, and the current commutation timing t1 is determined by the previous commutation timing t0. Control is performed so as to approach the target phase by delaying the measured value.

このようにして得られた補正値に基づいて、次回の転流タイミングを早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。   Based on the correction value thus obtained, the next commutation timing is advanced or delayed to enable operation at the target phase.

これによって、負荷変動に対して転流周期毎に常に最適な転流タイミングを得ることができ、負荷の変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, an optimal commutation timing can always be obtained for each commutation cycle with respect to load fluctuations, and a highly reliable brushless DC motor control device that can improve followability to load fluctuations can be obtained.

なお、本実施例においては、図13に示すような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係及び補正値βの具体的な例を示したが、これらの数値はモータの特性に合わせて決めれば良く、その作用効果に差異は生じない。   In the present embodiment, specific examples of the phase relationship between the current change rate and the voltage applied to the stator winding and the correction value β as shown in FIG. 13 are shown. What is necessary is just to decide according to a characteristic, and a difference does not arise in the effect.

また、βの値をt1のタイミングを決定する時とT2の周期を決める時に同じ値としたが、異なった値でもよく、これらの数値はモータの特性に合わせて決めれば良く、その作用効果に差異は生じない。   In addition, the value of β is set to the same value when determining the timing of t1 and when determining the period of T2, but different values may be used, and these values may be determined in accordance with the characteristics of the motor. There is no difference.

(実施の形態8)
実施の形態1乃至7のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。今回の転流タイミングを補正し次回の転流周期を決定する方法について説明する。目標位相と実際の位相と比較し、あらかじめ定められた位相差よりも大きい時は、前回の転流周期から目標位相と実際の位相との位相差に応じて、式3により今回の転流タイミングを補正し次回の転流周期を決定する。一方、位相差よりも小さい時は、式4により今回の転流タイミングを演算し、転流タイミングから転流周期の4分の3が経過してから4分の4経過するまでの時間を補正し、この時の今回の転流周期を次回の転流周期としてを決定し、今回の転流タイミングを早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。
(Embodiment 8)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. A method of correcting the current commutation timing and determining the next commutation cycle will be described. When the target phase is compared with the actual phase and is larger than a predetermined phase difference, the current commutation timing is calculated by Equation 3 according to the phase difference between the target phase and the actual phase from the previous commutation period. Is corrected to determine the next commutation cycle. On the other hand, when it is smaller than the phase difference, the current commutation timing is calculated by Equation 4, and the time from the commutation timing until three-quarters of the commutation period has elapsed until four-quarters has elapsed is corrected. Then, the current commutation period at this time is determined as the next commutation period, and the current commutation timing is advanced or delayed, thereby enabling operation at the target phase.

例えば、目標位相と実際の位相差が10度よりも大きい時は、式3により演算を行い、位相差が10度未満の時は、式4により今回の転流タイミングを補正する。したがって、目標位相との位相差が10度ある時、転流周期T1が1ms、位相が10度の時の補正値αは−1/16となり、式3より転流周期T1は、0.9375msに補正され、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも早めることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   For example, when the target phase and the actual phase difference are larger than 10 degrees, the calculation is performed by Expression 3, and when the phase difference is less than 10 degrees, the current commutation timing is corrected by Expression 4. Therefore, when the phase difference from the target phase is 10 degrees, the commutation cycle T1 is 1 ms, and the correction value α when the phase is 10 degrees is −1/16. From Equation 3, the commutation cycle T1 is 0.9375 ms. The current commutation timing t1 is controlled to be closer to the target phase by making the current commutation timing t1 earlier than the value determined at the previous commutation timing t0.

一方、目標位相との位相差が10度未満の時、転流周期T1が1ms、位相が5度の時の補正値βは−1/32となり、式4より転流周期T1は、0.992msに補正され、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決めた値よりも早めることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   On the other hand, when the phase difference from the target phase is less than 10 degrees, the commutation period T1 is 1 ms, and when the phase is 5 degrees, the correction value β is −1/32. The current commutation timing t1 is corrected to 992 ms, and control is performed so as to approach the target phase by advancing the current commutation timing t1 from the value determined by the previous commutation timing t0.

このようにして得られた補正値に基づいて、今回の転流タイミングを早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。   Based on the correction value thus obtained, the current commutation timing is advanced or delayed, thereby enabling operation at the target phase.

これによって、負荷の変動の大きさを検出することが可能となり、転流タイミング毎に負荷変動に応じた最適な通電タイミングを得ることができ、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, it is possible to detect the magnitude of the load fluctuation, obtain the optimum energization timing according to the load fluctuation at each commutation timing, and improve the followability to the load fluctuation with high reliability. A control device for the DC motor is obtained.

(実施の形態9)
実施の形態1乃至8のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
(Embodiment 9)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図14に基づいて、今回の転流タイミングを補正し次回の周期を決定する方法について説明する。起動時と運転時では、図15に示すように補正値αを変えることにより、目標位相に追従するように転流タイミングを補正することとしたものである。   A method for correcting the current commutation timing and determining the next cycle will be described with reference to FIG. At startup and during operation, the commutation timing is corrected so as to follow the target phase by changing the correction value α as shown in FIG.

例えば、起動時において、転流周期T1が1ms、位相が10度の時の補正値αは−2/16となり、式3より転流周期T1は、0.875msに補正され、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも早め、この転流周期を次回の転流周期にすることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   For example, when the commutation period T1 is 1 ms and the phase is 10 degrees at the time of start-up, the correction value α is −2/16, and the commutation period T1 is corrected to 0.875 ms from Equation 3, and this commutation is performed. Control is performed so that the timing t1 is made earlier than the value determined at the previous commutation timing t0, and the commutation period is set to the next commutation period to approach the target phase.

一方、運転時において、位相が10度の時の補正値αは1/16となり、同様に式3により転流周期T1は、0.9375msmsに補正され、今回の転流タイミングt1を前回の転流タイミングt0で決定した値よりも早め、この転流周期を次回の転流周期にすることにより目標位相に近づけるように制御を行う。   On the other hand, during operation, the correction value α when the phase is 10 degrees is 1/16. Similarly, the commutation cycle T1 is corrected to 0.9375 msms by Equation 3, and the current commutation timing t1 is changed to the previous commutation timing t1. Control is performed so as to approach the target phase by making this commutation cycle the next commutation cycle earlier than the value determined at the flow timing t0.

このようにして得られた補正値に基づいて、今回の転流タイミングを早めたり、遅らせたりすることにより、目標位相での運転を可能にする。   Based on the correction value thus obtained, the current commutation timing is advanced or delayed, thereby enabling operation at the target phase.

これによって、起動時は回転が不安定であるため、位相推定に誤差が生じやすく、起動時と運転時とで時間補正値を変えることにより、回転の不安定さや脱調を引き起こすことを軽減でき、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   As a result, the rotation is unstable at start-up, so errors are likely to occur in the phase estimation.By changing the time correction value between start-up and operation, it is possible to reduce instability of rotation and step-out. Thus, a highly reliable brushless DC motor control device that can improve the followability to load fluctuations can be obtained.

なお、本実施例においては、図15に示すような電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相関係及び補正値αの具体的は例を示したが、これらの数値はモータの特性に合わせて決めれば良く、その作用効果に差異は生じない。   In the present embodiment, specific examples of the phase relationship between the current change rate and the voltage applied to the stator winding and the correction value α as shown in FIG. 15 are shown. What is necessary is just to decide according to a characteristic, and a difference does not arise in the effect.

(実施の形態10)
実施の形態1乃至9のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。起動時は120度通電とし、運転時は広角通電に変えることにより、目標位相に追従するように転流タイミングを補正することとしたものである。
(Embodiment 10)
The same parts as those in any of Embodiments 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The commutation timing is corrected so as to follow the target phase by changing to 120-degree energization at start-up and changing to wide-angle energization during operation.

図15は120度通電における電流波形を示したものである。図16は120度通電における電流変化率の一例を示したものである。図より位相推定手段及び転流タイミング決定手段においては、広角通電とまったく同じ考え方で実現可能である。   FIG. 15 shows a current waveform at 120 degrees energization. FIG. 16 shows an example of the rate of change in current at 120 degrees energization. From the figure, the phase estimation means and the commutation timing determination means can be realized in exactly the same way as the wide-angle energization.

広角通電は通電重なり期間を設けるため、120度通電に比べ制御が複雑で、特に、起動時は回転が不安定になるため通電重なり期間や位相推定に誤差が生じやすいため、位相重なり期間のない120度通電で起動し、回転が安定する運転時は広角通電に切り替えることによって、回転の不安定さや脱調を引き起こすことを軽減でき、負荷変動に対する追従性が向上できる信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置が得られる。   Since wide-angle energization provides energization overlap periods, control is more complicated than 120-degree energization, and in particular, there is no phase overlap period because rotation is unstable during start-up and errors tend to occur in energization overlap periods and phase estimation. Highly reliable brushless DC motor that can be started by 120 degrees energization and can be reduced to instability of rotation and step-out by switching to wide angle energization at the time of stable operation. Can be obtained.

(実施の形態11)
ブラシレスDCモータを備えた送風機を搭載した機器として、熱交換型冷却機や換気送風装置があげられる。その一例として、以下に熱交換型冷却機における実施の形態を説明する。
(Embodiment 11)
As a device equipped with a blower equipped with a brushless DC motor, a heat exchange type cooler and a ventilation blower can be cited. As an example, an embodiment in a heat exchange type cooler will be described below.

実施の形態1乃至10のいずれかと同一部分は同一番号を付し、詳細な説明は省略する。図17に示すように、ブラシレスDCモータの制御装置を熱交換型冷却機に搭載したものである。   The same parts as those in any of Embodiments 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 17, a brushless DC motor control device is mounted on a heat exchange type cooler.

図において、25は室外側のセンサレスDCブラシレスモータで、室外側送風機13を回転させることにより、携帯電話の交換基地局等の発熱体収納箱14が設置された周囲の外気を、熱交換型冷却機15の下部の外気吸込口16より吸い込み、熱交換素子17を通過させた後、熱交換型冷却機15の上部の外気吐出口18より吐き出している。19は室内側のブラシレスDCモータで、室内側送風機20を回転させることにより、発熱体収納箱14内部の熱せられた内気を、熱交換型冷却機15の上部の内気吸込口21より吸い込み、熱交換素子17を通過させた後、熱交換型冷却機15の下部の内気吐出口22より吐き出している。室外側送風機13の回転による外気の動きを黒塗りで示した矢印aで、室内側送風機20の回転による室内空気の動きを白抜きで示した矢印bで示している。熱交換素子17内を冷えた外気と熱せられた室内空気が通過するときに熱交換され、外気は熱せられて大気中に排出され、室内空気は冷やされて室内側に還流されるので、発熱体収納箱14内の冷却が可能になる。熱交換素子17内では外気風路と内気風路は遮断されており、熱交換型冷却機15の内気風路内に外気風路の空気が流入することは無い。23は熱交換型冷却機15の内気風路内に設置された制御ボックスであり、内部に室外側のセンサレスDCブラシレスモータ25を駆動するための制御装置12が設置されている。制御装置12には、発熱体収納箱14内に設置された低圧の直流電源5より、低圧の直流電力が供給され、制御装置12から駆動用リード線24を通して室外側のセンサレスDCブラシレスモータ25を駆動している。又、制御ボックス23内には、室内側のブラシレスDCモータ19を駆動する室内側インバータ回路(図示せず)も備え、室内側送風機20を運転している。   In the figure, reference numeral 25 denotes an outdoor sensorless DC brushless motor, and by rotating the outdoor blower 13, the ambient air around which a heating element storage box 14 such as a mobile phone exchange base station is installed is cooled by heat exchange cooling. The air is sucked in from the outside air inlet 16 at the lower part of the machine 15, passed through the heat exchange element 17, and then discharged from the outside air outlet 18 at the upper part of the heat exchange type cooler 15. Reference numeral 19 denotes an indoor brushless DC motor, which rotates the indoor blower 20 to suck the heated inside air inside the heating element storage box 14 from the inside air inlet 21 at the top of the heat exchange type cooler 15, After passing through the exchange element 17, the air is discharged from the inside air discharge port 22 below the heat exchange type cooler 15. The movement of the outside air caused by the rotation of the outdoor blower 13 is indicated by a black arrow a, and the movement of the indoor air caused by the rotation of the indoor blower 20 is indicated by an arrow b indicated by white. Heat is exchanged when the cooled outside air and the heated indoor air pass through the heat exchange element 17, the outside air is heated and discharged into the atmosphere, and the indoor air is cooled and returned to the indoor side. The inside of the body storage box 14 can be cooled. In the heat exchange element 17, the outside air passage and the inside air passage are blocked, and the air in the outside air passage does not flow into the inside air passage of the heat exchange type cooler 15. Reference numeral 23 denotes a control box installed in the inside air passage of the heat exchange type cooler 15, and a control device 12 for driving the sensorless DC brushless motor 25 on the outdoor side is installed therein. The control device 12 is supplied with low-voltage DC power from a low-voltage DC power source 5 installed in the heating element storage box 14, and a sensorless DC brushless motor 25 on the outdoor side is passed from the control device 12 through the drive lead wire 24. Driving. The control box 23 is also provided with an indoor inverter circuit (not shown) that drives the indoor brushless DC motor 19 to operate the indoor fan 20.

これによって、内気風路側に設置された制御装置との接続に使用するセンサ信号の中継リード線が不要になるので、センサ信号線へのノイズによる誤動作の影響がない、信頼性の高いブラシレスDCモータの制御装置とすることができるとともに、リード線が不要になり、中継線を接続する作業もなくなるので、低価格の熱交換型冷却機が得られる。   This eliminates the need for a relay lead wire for the sensor signal used for connection with the control device installed on the side of the inside air path, so that there is no influence of malfunction due to noise on the sensor signal wire, and a highly reliable brushless DC motor. In addition, the lead wire is unnecessary and the work of connecting the relay line is eliminated, so that a low-cost heat exchange type cooler can be obtained.

また、ブラシレスDCモータを備えた送風機にブラシレスDCモータの制御装置を搭載することにより、センサ信号の中継リード線が不要になり、中継線を接続する作業もなくなり、小型で低コストになり、また、センサ信号線へのノイズによる誤動作の影響がなく、信頼性の高い換気送風装置が得られる。   In addition, by installing a brushless DC motor control device in a blower equipped with a brushless DC motor, the relay lead wire for the sensor signal becomes unnecessary, the work of connecting the relay wire is eliminated, and the size and cost are reduced. Thus, there is no influence of malfunction due to noise on the sensor signal line, and a highly reliable ventilation fan can be obtained.

本発明の実施の形態1のブラシレスDCモータの制御装置のブロック図1 is a block diagram of a brushless DC motor control device according to a first embodiment of the present invention. 同位相推定手段による位相推定方法の説明図Explanatory drawing of the phase estimation method by the same phase estimation means 同位相と電流変化率を示す相関特性図Correlation characteristics diagram showing in-phase and current change rate 同位相と電流変化率を簡略化した相関図Correlation diagram with simplified phase and current change rate 本発明の実施の形態2の位相推定手段による位相推定方法の説明図Explanatory drawing of the phase estimation method by the phase estimation means of Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3の位相推定手段による位相推定方法の説明図Explanatory drawing of the phase estimation method by the phase estimation means of Embodiment 3 of this invention 同位相と電流変化率を示す相関特性図Correlation characteristics diagram showing in-phase and current change rate 本発明の実施の形態4の位相推定手段による位相推定方法の説明図Explanatory drawing of the phase estimation method by the phase estimation means of Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態5の位相推定手段による位相推定方法の説明図Explanatory drawing of the phase estimation method by the phase estimation means of Embodiment 5 of this invention 本発明の実施の形態6の転流タイミング決定手段による転流タイミングの決定方法の説明図Explanatory drawing of the determination method of the commutation timing by the commutation timing determination means of Embodiment 6 of this invention 同位相と電流変化率を簡略化した相関図Correlation diagram with simplified phase and current change rate 本発明の実施の形態7の転流タイミング決定手段による転流タイミングの決定方法の説明図Explanatory drawing of the determination method of the commutation timing by the commutation timing determination means of Embodiment 7 of this invention 同位相と電流変化率を簡略化した相関図Correlation diagram with simplified phase and current change rate 本発明の実施の形態9の同位相と電流変化率を簡略化した相関図The correlation diagram which simplified the same phase and current change rate of Embodiment 9 of this invention 本発明の実施の形態10の120度通電の説明図Explanatory drawing of 120 degree energization of Embodiment 10 of this invention 同位相と電流変化率を示す相関特性図Correlation characteristics diagram showing in-phase and current change rate 本発明の実施の形態12のブラシレスDCモータの制御装置を搭載した熱交換型冷却機の構造を示す概略断面図Schematic sectional view showing the structure of a heat exchange type cooling machine equipped with a control device for a brushless DC motor according to Embodiment 12 of the present invention. 従来の熱交換型冷却機の構造を示す概略断面図Schematic sectional view showing the structure of a conventional heat exchange type cooler 従来のブラシレスDCモータの広角通電制御装置の図Diagram of a conventional brushless DC motor wide-angle energization control device 同広角制御通電の説明図((a)磁極位置検出信号を示す図、(b)スイッチング信号を示す図、(c)電流検出手段の検知する電流波形を示す図)Explanatory drawing of the same wide-angle control energization ((a) diagram showing magnetic pole position detection signal, (b) diagram showing switching signal, (c) diagram showing current waveform detected by current detection means) 従来のブラシレスDCモータのセンサレス制御装置の図Diagram of a conventional brushless DC motor sensorless control device

符号の説明Explanation of symbols

1 インバータ回路
2 ブラシレスDCモータ
3 回転子
4 固定子
5 直流電源
6 電流検出抵抗
7 マイクロコンピュータ
8 A/D変換器
9 位相推定手段
10 転流タイミング決定手段
11 ドライブ回路
12 制御装置
15 熱交換型冷却機
19 室内側のブラシレスDCモータ
25 室外側のセンサレスDCブラシレスモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter circuit 2 Brushless DC motor 3 Rotor 4 Stator 5 DC power supply 6 Current detection resistance 7 Microcomputer 8 A / D converter 9 Phase estimation means 10 Commutation timing determination means 11 Drive circuit 12 Controller 15 Heat exchange type cooling Machine 19 Indoor Brushless DC Motor 25 Outdoor Sensorless DC Brushless Motor

Claims (12)

直流電源に複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータ回路を介して接続された回転子と固定子巻線を有するブラシレスDCモータを前記インバータ回路のスイッチング素子をオン・オフさせ、オンの期間を電気角で120度以上長くして通電重なり期間を設けて広角通電で回転させる制御装置において、前記直流電源からインバータ回路に供給される電流を検出する電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗より出力される電流値により得られた電流波形に基づいてあらかじめ記憶された前記ブラシレスDCモータの前記固定子巻線に誘起される誘起電圧に対する前記固定子巻線に印加する電圧との位相を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段によって推定した位相があらかじめ定められた目標位相に追従するように転流タイミングを決定する転流タイミング決定手段を有することを特徴とするブラシレスDCモータの制御装置。 A brushless DC motor having a rotor and a stator winding connected via an inverter circuit in which a plurality of switching elements are bridge-connected to a DC power supply is switched on and off for the switching elements of the inverter circuit. In a control device that is rotated by wide-angle energization by providing an energization overlap period with an electrical angle longer than 120 degrees, a current detection resistor that detects current supplied from the DC power supply to the inverter circuit, and output from the current detection resistor Phase estimation for estimating the phase of the voltage applied to the stator winding with respect to the induced voltage induced in the stator winding of the brushless DC motor stored in advance based on the current waveform obtained from the current value obtained And a commutation tag so that the phase estimated by the phase estimation means follows a predetermined target phase. Control device for a brushless DC motor and having a commutation timing determining means for determining a timing. 位相推定手段は、前記直流電源からインバータ回路に供給される前記電流波形において、あらかじめ定められた第1および第2のタイミングにおける電流値の比を電流変化率として算出し、前記電流変化率と固定子巻線に印加する電圧との位相の相関曲線をあらかじめ記憶したことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The phase estimating means calculates a ratio of current values at predetermined first and second timings as a current change rate in the current waveform supplied from the DC power supply to the inverter circuit, and fixes the current change rate. 2. The brushless DC motor control device according to claim 1, wherein a correlation curve of a phase with a voltage applied to the child winding is stored in advance. 位相推定手段は、前記通電重なり期間ではない通電の重ならない期間において、あらかじめ定められた第1のタイミングにおける第1の電流値と第2のタイミングにおける第2の電流値を求め、前記第1の電流値に対する前記第2の電流値の比を電流変化率として算出することを特徴とする請求項2記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The phase estimation means obtains a first current value at a predetermined first timing and a second current value at a second timing in a period in which the energization is not overlapped but is not the energization overlapping period, and the first The brushless DC motor control device according to claim 2, wherein the ratio of the second current value to the current value is calculated as a current change rate. 位相推定手段は、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を求め、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定できるようにしたことを特徴とする請求項3記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The phase estimation means stores the current change rate in a mechanical angle for one rotation period, obtains an average value of the current change rate of one rotation, and can estimate the phase from the average value of the current change rate of one rotation. The brushless DC motor control device according to claim 3. 位相推定手段は、電流変化率を機械角で1回転の期間記憶して、1回転の電流変化率の平均値を求め、最新の電流変化率と1回転前の電流変化率を比較し、その差があらかじめ定められた値よりも小さい時は、1回転の電流変化率の平均値から位相を推定し、一方、あらかじめ定められた値よりも大きい時は、最新の電流変化率から位相を推定できるようにしたことを特徴とする請求項3記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The phase estimation means stores the current change rate in a mechanical angle for one rotation period, obtains an average value of the current change rate of one rotation, compares the latest current change rate with the current change rate before one rotation, When the difference is smaller than a predetermined value, the phase is estimated from the average value of the current change rate of one rotation, while when larger than the predetermined value, the phase is estimated from the latest current change rate. 4. The brushless DC motor control device according to claim 3, wherein the control device is capable of being used. 転流タイミング決定手段は、前記位相推定手段により推定された位相と目標位相との位相差に応じて転流周期を時間補正を行い、今回の転流タイミング及び次回の転流周期を決定することを特徴とする請求項1及至5のいずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The commutation timing determination means performs time correction on the commutation period according to the phase difference between the phase estimated by the phase estimation means and the target phase, and determines the current commutation timing and the next commutation period. The brushless DC motor control device according to any one of claims 1 to 5, wherein: 転流タイミング決定手段は、今回の転流周期を4分割し、前回の転流タイミングから4分の3の期間までに前記位相推定手段により位相を推定し、目標位相との位相差に応じて、最後の4分の1の期間のみを時間補正することを特徴とする請求項1及至6のいずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The commutation timing determination means divides the current commutation cycle into four parts, estimates the phase by the phase estimation means by a period of three quarters from the previous commutation timing, and according to the phase difference from the target phase. 7. The brushless DC motor control apparatus according to claim 1, wherein only the last quarter period is corrected. 転流タイミング決定手段は、前記位相推定手段で推定された位相と目標位相を比較し、あらかじめ定められた位相差よりも大きい時は、今回の転流周期から目標位相と実際の位相との位相差に応じて時間補正を行い、次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定する。一方、小さい時は、あらかじめ定められた転流周期の4分の1の時間区間のみを時間補正し、次回の転流周期を演算し、転流タイミングを決定することを特徴とする請求項1及至7いずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The commutation timing determining means compares the phase estimated by the phase estimating means with the target phase, and when the phase difference is larger than a predetermined phase difference, the commutation timing determining means compares the target phase with the actual phase from the current commutation period. Time correction is performed according to the phase difference, the next commutation cycle is calculated, and the commutation timing is determined. On the other hand, when the time is small, only the time interval of a quarter of a predetermined commutation period is corrected for time, the next commutation period is calculated, and the commutation timing is determined. The control device for a brushless DC motor according to any one of 7 to 7. 転流タイミング決定手段は、起動時と運転時では、時間補正量を変えることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置。 The brushless DC motor control device according to any one of claims 6 to 8, wherein the commutation timing determining means changes a time correction amount at the time of start-up and during operation. 起動時は前記スイッチング素子のON期間を電気角で120度にして通電重なり期間を設けない矩形波通電で回転し、運転時は広角通電で回転させることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置。 10. The device according to claim 1, wherein the switching element is turned on by a rectangular wave energization without an energization overlapping period by setting the ON period of the switching element to 120 degrees in electrical angle, and is rotated by a wide angle energization in operation. A control device for a brushless DC motor according to claim 1. 請求項1及至10のいずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置を搭載した熱交換型冷却機。 A heat exchange type cooler equipped with the brushless DC motor control device according to any one of claims 1 to 10. 請求項1及至11のいずれかに記載のブラシレスDCモータの制御装置を搭載した換気送風装置。 A ventilation blower equipped with the brushless DC motor control device according to any one of claims 1 to 11.
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