-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuergerät, das einen
Startvorgang eines Synchronmotors verbessert, der zum Antrieb eines
Kompressors einer Klimaanlage oder Ähnlichem benutzt wird.
-
In
der JP 2001-54295 A ist ein Steuergerät für einen sensorlosen Motor offenbart,
der eine Einrichtung zum Erfassen von elektrischem Strom, der durch
Spulen eines Synchronmotors fließt, eine Einrichtung zum Erfassen
der Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung, die an die Spulen
geliefert werden, und eine Einrichtung zum Erfassen des Beendens
des Startens des Synchronmotors auf der Grundlage der Phasendifferenz
aufweist. Bei diesem Steuergerät
wird die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung nach dem Start
des Synchronmotors erfasst, und die Erfassung wird wiederholt, während sich
die Spannung und die Frequenz der elektrischen Leistung ändern, die
an die Spulen geliefert werden, wenn eine Variation in der erfassten
Phasendifferenz größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Wenn die Variation in der Phasendifferenz
so verringert ist, dass sie in einem vorbestimmten Bereich liegt,
wird bestimmt, dass das Starten beendet ist.
-
Dieses
Motorsteuergerät
enthält
jedoch einen Nachteil, dass viel Zeit zum Bestimmen des Beendens des
Startens benötigt
wird, da die Bestimmung solange wiederholt werden muss, wie eine
Variation in den detekten Phasendifferenzen größer als der vorbestimmte Wert
ist, und sie enthält
einen Nachteil, dass eine Arithmetikeinheit benötigt wird, dass sie eine hohe
Verarbeitungsfähigkeit
aufweist, da sie den komplizierten Bestimmungsvorgang durchführen muss.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorsteuergerät vorzusehen,
das leicht und zuverlässig
das Beenden des Startens eines Synchronmotors bestimmen kann, ohne
das eine Arithmetikeinheit mit einer hohen Verarbeitungsfähigkeit
notwendig ist.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Motorsteuergerät
nach Anspruch 1.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Motorsteuergerät
vorgesehen, das einen PWM-Signalerzeugerabschnitt zum Erzeugen von
PWM-Signalen auf der Grundlage einer Spannung und einer Spannungsphase
aufweist, die individuell durch einen Spannungseinstellabschnitt
und einen Spannungsphasen-Einstellabschnitt eingestellt werden.
Ein Inverterabschnitt zum Umwandeln von Gleichstromleistung in eine
vorbestimmte Pseudo-Wechselstromleistung
gemäß den PWM-Signalen
und zum Ausgeben der Wechselstromleistung an einen Synchronmotor
wie einen bürstenlosen
Gleichstrommotor ist vorgesehen. Das Motorsteuergerät weist
weiter einen Startabschnitt zum Starten des Motors mit einer vorbestimmten
Spannung und einer vorbestimmten Spannungsphase in einem Zustand,
in dem der Synchronmotor in Ruhe ist, auf, wenn ein Betriebsbefehl
empfangen wird, indem eine vorbestimmte Solldrehzahl spezifiziert
ist. Der Startabschnitt dient weiter zum allmählichen Erhöhen der Motordrehzahl nach
dem Starten des Motors. Ein Betriebswechselabschnitt dient zum Ändern des
Startbetriebes in einen normalen Betrieb, wenn die Motordrehzahl
einen vorbestimmten Wert erreicht, der allerdings kleiner als die
Solldrehzahl ist.
-
Wenn
gemäß dieser
Erfindung ein Betriebsbefehl, der eine vorbestimmte Solldrehzahl
angibt, in einem Zustand empfangen wird, in dem der Motor in Ruhe
ist, wird verursacht, dass der Motor mit der vorbestimmten Spannung
und Spannungsphase gestartet wird. Nach dem Starten wird die Motordrehzahl
allmählich
erhöht. Wenn
die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert niedriger als die Solldrehzahl
erreicht, wird das Beenden des Startens bestimmt, und der Startbetrieb
wird in einen normalen Betrieb umgewandelt. Somit ist es ausreichend,
dass Beenden des Startens nur einmal zu bestimmen, und diese Bestimmung
ist leicht und zuverlässig durchzuführen. Da
die Bestimmung des Beendens des Startens keine Arithmetikeinheit
vor Verarbeitungsfähigkeit
benötigt,
können
die Kosten des Steuergerätes
verringert werden.
-
Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
-
1 ein
Blockschaltbild, das ein Motorsteuergerät gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
-
2 ein
Motorvektordiagramm eines Rotationsachsensystemes in Bezug auf einen
Ankerfluss; und
-
3 ein
Flussdiagramm, das ein Motorstartverfahren zeigt, das durch das
in 1 gezeigte Motorsteuergerät erzielt wird.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 wird ein Motorsteuergerät gemäß der Ausführungsform
dieser Erfindung erläutert.
-
In 1 ist
ein Motor 1 ein bürstenloser
Gleichstrommotor, der einen Anker mit drei Phasenwindungen oder
Spulen Uc, Vc und Wc und einen Rotor mit einem Permanentmagnet enthält. Der
Motor 1 wird durch Pseudowechselstromleistung angetrieben,
die von einem Inverterabschnitt 2 an die drei Phasenspulen
Uc, Vc, Wc geliefert wird.
-
Der
Inverterabschnitt 2 weist drei Paare von Schaltelementen 2a, 2d; 2b, 2e; 2c, 2f auf,
die aus IGBTs oder Ähnlichem
aufgebaut sind und parallel zu einer Gleichstromquelle 3 geschaltet
sind, die aus einer Batterie oder Ähnlichem aufgebaut ist. Diese
sechs Schaltelemente 2a bis 2f des Inverterabschnittes 2 werden
durch PWM-Signale ein- und ausgeschaltet, die von einem PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 geliefert
werden, so dass die Gleichstromleistung in Pseudowechselstromleistung
umgewandelt wird und der Wechselstrom an die drei Phasenspulen Uc,
Vc, Wc des Motors 1 ausgegeben wird.
-
Stromsensoren 4a, 4b erfassen
zwei der Ströme,
die durch die drei Phasenspulen Uc, Vc, Wc des Motors fließen. Bei
dieser Ausführungsform
werden die U- und W-Phasenströme
Iu, Iw erfasst, die durch die U- und W-Phasenspulen Uc, Wc fließen. Für die Stromsensoren 4a, 4b können gut
bekannte Stromsensoren benutzt, von denen jeder eine Spule, ein
Hall-Element und Ähnliches
aufweist.
-
Ein
Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 führt eine
Berechnung zum Erfassen eines Stromes (Stromspitzenwert) I und einer Stromphase δ auf der
Grundlage der zwei U- und W-Phasenströme Iu, Iw durch, die durch
die Stromsensoren 4a, 4b erfasst sind. Im folgenden
wird ein Verfahren zum Berechnen des Stromes I und der Stromphase δ erläutert.
-
Wenn
der Stromwert und die Stromphase individuell durch I und δ bezeichnet
werden, wie oben erläutert
wurde, können
die U-, V- und W-Phasenströme Iu, Iv
und Iw wie folgt dargestellt werden: Iu = I·cos(δ), Iv = I·cos(δ – (2/3)π} und Iw = I·cos{δ + (2/3)π}. Daher können der Strom I und die Stromphase δ bestimmt
werden, wenn zwei der Ströme,
die durch die Dreiphasenspulen Uc, Vc, Wc, bekannt sind.
-
Wenn
die U- und W-Phasenströme
Iu, Iw erfasst werden, können
der Strom I und die Stromphase δ gemäß der Beziehung
von Iv = –Iu – Iw und
den folgenden Formeln bestimmt werden (aus den vorangehenden Formeln
abgeleitet): I = √{(2/3)·(Iu2 + Iv2 + Iw2)}, cos(δ) = Iu/I
und sin(δ)
= (Iv – Iw)/(√3·I).
-
Weiterhin
kann die auf diese Weise bestimmte Stromphase δ durch harmonische Komponenten
beeinflusst werden, was in Wellenformturbulenz resultiert. Es ist
daher wünschenswert,
die Wellenform mittels bekannten Filtern mit einem LPF (Tiefpassfilter)
oder Ähnliches
zum Entfernen der harmonischen Komponenten zu formen. Solches Filtern
kann natürlich
durch digitale Berechnungen unter Benutzung eines FIR-Filters, IIR-Filters
oder Ähnlichem
durchgeführt
werden.
-
Ein
Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 6 berechnet
die Winkelgeschwindigkeit ω der
induzierten Spannung ωΨ (siehe 2)
auf der Grundlage der Stromphase δ,
die durch den Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 bestimmt
ist. Genauer, die Winkelgeschwindigkeit ω (rad/sec) wird gemäß der folgenden
Formel berechnet ω = {δ(t) – δ(t – 1)}/Δt,worin Δt(sec) den
Zyklus des Holens der Stromphase δ bezeichnet;
δ(t – 1) die
zu der Zeit von t – 1
geholte Stromphase bezeichnet; und
δ(t) die zu der Zeit von t geholte
Stromphase bezeichnet.
-
Weiterhin
kann die Winkelgeschwindigkeit ω,
die auf diese Weise bestimmt ist, in jedem Zyklus stark variieren,
wenn Δt
kurz ist, daher ist es wünschenswert,
die Verarbeitung zum Verringern der Variation mittels bekanntem
Filtern durchzuführen,
in dem ein LPF (Tiefpassfilter) oder Ähnliches bei dem bestimmen
der Winkelgeschwindigkeit ω benutzt
wird. Solches Filtern kann natürlich
durch digitale Berechnung unter Benutzung eines FIR-Filters, eines IRR-Filters
oder Ähnlichen
durchgeführt
werden.
-
Ein
Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 berechnet eine Phasendifferenz α zwischen
der Spannung und dem Strom auf der Grundlage des Stromes I, der
durch den Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 erfasst
ist, der Winkelgeschwindigkeit ω,
die durch den Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 6 erfasst ist,
und eines Sollstromphasen-Führungswinkels β. In dem
folgenden wird ein Verfahren zum Berechnen der Phasendifferenz α zwischen
der Spannung und dem Strom unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
-
2 ist
ein Motorvektordiagramm eines Rotationsachsensystemes (imaginäre d- und
q-Achse), wobei der Ankerfluss als Referenz genommen ist. In
2 bezeichnet
Ia den Strom (Stromspitzenwert), der bestimmt wird, wenn der N-Pol
des Rotors als eine Referenzposition genommen wird. Die d- und q- Achsenkomponente
Id, Iq des Stromes Ia können
aus der folgenden Formel genommen werden
wobei ϕ einen
Winkel oder eine Winkeldifferenz zwischen der Achsenposition des
Ankerkernes und der Position der U-Phasenspule auf der Koordinate darstellt.
-
Der
Strom Ia wird als
dargestellt, so dass er
gleich dem zuvor erwähnten
Strom I ist unabhängig
von dem Winkel ϕ auf der Koordinate.
-
Hier
ist der Winkel ϕ unbekannt, da der Ankerfluss als die Referenz
benutzt wird. Andererseits ist die Beziehung Ia = I erfüllt, und
der Sollstromphasen-Führungswinkel
wird als β dargestellt,
so dass die d-Achsenkomponente Id und die q-Achsenkomponente Iq aus dem Strom I
und dem Stromphasenführungswinkel β gemäß den folgenden
Gleichungen bestimmt werden können: Id = –I·sin(β) und Iq
= I·cos(β).
-
Wenn
die d-Achseninduktanz Ld ist, die q-Achseninduktanz Lq ist, der
Spulenwiderstand des Motors 1 gleich Ra ist, der Magnetfluss
des Rotormagneten Ψa
ist und die induzierte Spannung ωΨ ist, die
Motorkonstanten sind, können
der gesamte Ankerzwischenverbindungsfluss Ψ und die Spannung Va (entsprechend
der später
erwähnten
Spannung V) durch Vektorberechnung gemäß den folgenden Gleichungen
bestimmt werden Ψ = Ψa + (Ld × Id) + (Lq × Iq), und Va = ωΨ + (Ra × Ia).
-
Somit
kann der Spannungsphasen-Führungswinkel γ in Bezug
auf die imaginäre
q-Achse berechnet werden, und folglich kann die gewünschte Phasendifferenz α zwischen
Spannung und Strom aus der Gleichung α = γ – β bestimmt werden. Es ist bevorzugt,
eine PI-Steuerung,
P-Steuerung und Ähnliches
durchzuführen
zum Unterdrücken
einer plötzlichen
Variation in der Phasendifferenz α,
die die unten erwähnte
Spannungsphase θ beeinflussen
kann und einen "step-out" (Herausfallen, Ausfallen,
Austreten) verursachen kann.
-
Weiterhin
kann die Phasendifferenz α auch
von dem Strom I und der Winkelgeschwindigkeit (Motordrehzahl) ω bestimmt
werden, anstatt des Durchführens
der obigen Berechnungen. Im Falle, dass solch ein Verfahren für die Phasendifferenzbestimmung
angenommen wird, wird die oben erwähnte Berechnung oder ein Experiment
alternativ zu solch einer Berechnung vorher für verschiedene Kombinationen
von Strom und Winkelgeschwindigkeit durchgeführt, und Resultate der Berechnungen
oder Experimente werden zuvor in einem Speicher in der Form einer
Phasendifferenzdatentabelle gespeichert. Bei der Phasendifferenzbestimmung
wird die gewünschte
Phasendifferenz α entsprechend
dem Strom I und der Winkelgeschwindigkeit ω, die als Parameter dienen,
aus der Phasendifferenzdatentabelle ausgewählt.
-
Ein
Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 führt eine Berechnung zum Einstellen
der Spannungsphase θ auf
der Grundlage der Stromphase δ,
die durch den Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 erfasst
ist, und der Phasendifferenz α,
die durch den Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt
ist, durch. Diese Spannungsphase wird als die Spannungsphase benutzt,
wenn der PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 PWM-Signale für den Normalbetrieb
erzeugt. Der Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 weist
auch die Funktion auf, die unten erwähnte Phasendifferenz mittels
PI-Steuerung, P-Steuerung oder Ähnlichem,
die als die vorliegende Phasendifferenz dient, allmählich nahe
zu der Phasendifferenz α zu
bringen. Die Phasendifferenz α wird von
einem Startphasen-Einstellabschnitt 13 durch einen ersten
Schalter 18 eingegeben, wenn eine Verschiebung zu dem normalen
Betrieb durchgeführt
wird.
-
Wenn
er durch einen Addierer 9 mit einem Drehzahlsignal (Winkelgeschwindigkeit ω der induzierten Spannung),
das in einem Betriebsbefehl enthalten ist, beliefert wird, führt ein
Spannungseinstellabschnitt 10 eine PI-Steuerung, P-Steuerung
oder Ähnliches
auf der Grundlage dieses Drehzahlsignales durch, wodurch eine Spannung
(Spannungsspitzenwert) V eingestellt wird, die in Abhängigkeit
der Solldrehzahl variiert. Weiterhin dient der Addierer 9,
der stromaufwärts
von dem Spannungseinstellabschnitt 10 vorgesehen ist, zum
Zuführen
der Winkelgeschwindigkeit ω,
die durch den Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 6 erfasst
ist, zu dem Drehzahlsignal zurück,
das in dem Betriebsbefehl enthalten ist, wodurch das Drehzahlsignal
richtig gemacht wird, wenn es an den Spannungseinstellabschnitt 10 eingegeben
wird.
-
Bei
dem normalen Betrieb empfängt
der PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 die
Spannung V und die Spannungsphase θ durch den dritten und zweiten
Schalter 20, 19, die individuell durch den Spannungseinstellabschnitt 10 und
den Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 eingestellt sind,
auf der Grundlage der Spannung V und der Spannungsphase θ, erzeugt
PWM-Signale, die
an die Schaltelemente 2a–2f des Inverterabschnittes 2 einzugeben
sind. Bei dem Startbetrieb empfängt
der PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 durch
den dritten und zweiten Schalter 20, 19 eine Startspannung
Vs und eine Startphase (Spannungsphase für den Startbetrieb) θs, die individuell
durch einen Startspannungs-Einstellabschnitt 15 und einen
Startphasen-Einstellabschnitt 13 eingestellt
sind, und erzeugt PWM-Signale, die an die Schaltelemente 2a–2f des
Inverterabschnittes 2 einzugeben sind, auf der Grundlage
der Startspannung Vs und der Startphase θs.
-
Ein
Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 stellt die Startdrehzahl
(die die Motordrehzahl beim oder nach dem Starten bezeichnet) ωs zu null
ein, wenn der Motor 1 in Ruhe ist. Wenn ein Betriebsbefehl
mit einer vorbestimmten Solldrehzahl geliefert wird, stellt der
Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 gemäß der Gleichung ωs = at die
Startdrehzahl ωs
ein, die mit einer konstanten Winkelbeschleunigung a mit dem Ablauf
von der Zeit t beschleunigt wird. Der Grund, warum die Winkelbeschleunigung
a konstant gehalten wird ist der, dass das Lastdrehmoment, das durch
die Trägheit
(Trägheitsmoment)
der Drehwelle des Motors 1 verursacht wird, konstant gemacht
wird, wenn die Beschleunigung mit einer konstanten Winkelbeschleunigung
a durchgeführt
wird. Wenn die Startdrehzahl ωs
einen vorbestimmten Wert kleiner als die Solldrehzahl als Resultat
der Beschleunigung erreicht, gibt der Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 ein
Umschaltsignal CS zum Umschalten von dem Startbetrieb zu dem Normalbbetrieb
an den ersten, zweiten und dritter Schalter 18–20 aus.
-
Auf
der Grundlage der von dem der von dem Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 gelieferten
Startdrehzahl ωs
führt der
Startphasen-Einstellabschnitt 13 eine Berechnung zum Einstellen
der Startphase (Spannungsphase zu der Zeit der Starttätigkeit) θs gemäß der Formel θs = θ(t – l) + (ωs·Δt) durch.
Die Startphase θs
wird als die Spannungsphase benutzt, wenn der PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 PWM-Signale
zu der Zeit der Starttätigkeit
erzeugt. Weiter weist der Startphasen-Einstellabschnitt 13 eine
Funktion des Erfassens der Phasendifferenz αs zwischen dem Strom und der
Spannung auf, die beobachtet wird, wenn die Startdrehzahl ωs den vorbestimmten
Wert kleiner als die Solldrehzahl erreicht, und des Ausgebens der
Phasendifferenz αs
an den Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 durch den ersten
Schalter 18, als die gegenwärtige Phasendifferenz.
-
Ein
Startstrom-Einstellabschnitt 14 stellt den Startstrom Is
auf null ein, wenn der Motor 1 in Ruhe ist, und stellt
als den Startstrom Is einen Stromwert ein, der maximalem Drehmoment
entspricht, wenn er einen Betriebsbefehl empfängt, der die vorbestimmte Solldrehzahl
enthält.
Da das Drehmoment zum Starten des Motors 1 unbekannt ist,
wird der maximale Wert von Strom, der durch die Schaltelemente 2a–2f des
Inverterabschnittes 2 fließen kann, als der Startstrom
Is eingestellt.
-
Wenn
er durch einen Addierer 15 mit dem Startstrom Is, der durch
den Startstrom-Einstellabschnitt 14 eingestellt ist, beliefert
wird, führt
ein Startspannungs-Einstellabschnitt 16 eine PI-Steuerung,
P-Steuerung oder Ähnliches
auf der Grundlage des Startstromes Is durch zum dadurch Einstellen
der Startspannung (Spannungsspitzenwert zur Zeit des Startbetriebes)
Vs. Der Addierer 15, der stromaufwärts von dem Startspannungs-Einstellabschnitt 16 vorgesehen
ist, dient zum Führen
des Stromes I, der von dem Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 erfasst
ist, zurück
zu dem Startstrom Is, wodurch der Startstrom Is richtig gemacht wird,
der dann zu dem Startspannungs-Einstellabschnitt 16 eingegeben
wird.
-
Auf
der Grundlage des Stromes I, der von Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 erfasst
ist, der Winkelgeschwindigkeit ω,
die von dem Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 6 erfasst
ist, und der Spannung V, die durch den Spannungseinstellabschnitt 10 eingestellt
ist, erfasst ein Austrittserfassungsabschnitt (step-out-Erfassungsabschnitt) 17 den
Herausfall/Ausfall, wenn die Spannung V übermäßig niedrig oder hoch im Vergleich
zu der Winkelgeschwindigkeit ω (entsprechend
der Drehzahl) zum Beispiel ist. Ein Ausfallerfassungssignal wird
an eine Steuerschaltung (nicht gezeigt) zum Liefern des Betriebsbefehles
geliefert. Wenn Ausfall verursacht wird, wird ein Betriebsbefehl
zum Stoppen des Motors 1 von der Steuerschaltung geliefert.
-
Der
erste, zweite und dritte Schalter 18–20 dienen zum Ändern von
Signalpfaden zwischen dem Fall, in dem der Startbetrieb durchgeführt wird,
und dem Fall indem der Normalbbetrieb durchgeführt wird. Zu der Zeit des Startbetriebes
d.h. vor und am Start des Motors nehmen die Kontakte der Schalter
ihre Positionen an, die durch durchgezogene Linien dargestellt sind,
während
sie im Normalbetrieb Positionen annehmen, die durch gestrichelte
Linien dargestellt sind. Wie zuvor erwähnt wurde, werden der erste
bis dritte Schalter 18–20 von
den Positionen der durchgezogenen Linien zu den Positionen der gestrichelten
Linien als Reaktion auf das Umschaltsignal CS umgeschaltet, das
von dem Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 geliefert wird,
wenn ein Umschalten von dem Startbetrieb zu dem Normalbetrieb durchgeführt werden
soll. Diese Schalter werden von den Positionen gestrichelter Linien
zu den Positionen durchgezogener Linien als Reaktion auf das Umschaltsignal CS
von dem Startdrehzahl-Einstellabschnitt 10 umgeschaltet,
wenn eine Verschiebung von dem Normalbetrieb zu einem Stoppmodus
durchgeführt
werden soll.
-
Im
folgenden wird ein Motorstartverfahren, das von dem in 1 gezeigten
Motorsteuergerät
erzielt wird, unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
-
Wenn
ein Betriebsbefehl, das eine vorbestimmte Solldrehzahl enthält, in einem
Zustand eingegeben wird, indem der Motor 1 in Ruhe ist,
wird der Startstrom Is durch die zuvor erwähnten Prozeduren in dem Startstrom-Einstellabschnitt 14 gesetzt.
Auf der Grundlage des Startstromes Is werden die Startspannung Vs
und die Startdrehzahl ωs
durch den Startspannungs-Einstellabschnitt 16 bzw. den
Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 eingestellt. Dann wird
die Startphase θs
durch den Startphasen-Einstellabschnitt 13 auf
der Grundlage der Startdrehzahl ωs
eingestellt (Schritte S1 und S2 in 3).
-
Als
nächstes
werden die Startspannung Vs und die Startphase θs in den PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 durch
den dritten bzw. zweiten Schalter 20, 19 eingegeben.
Auf der Grundlage der Startspannung Vs und der Startphase θs werden
PWM-Signale für
den Startbetrieb durch den PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 erzeugt
und an die Schaltelemente 2a–2f des Inverterabschnittes 2 geliefert,
wodurch der Startbetrieb des Motors 1 durchgeführt wird.
-
Wie
zuvor beschrieben wurde, wird die Bearbeitung zum Erhöhen der
Startdrehzahl ωs
durch den Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 nach dem Start
des Motors 1 ausgeführt.
Zusätzlich
wird zu der Zeit des Startens des Motors 1 der Maximalwert
des Stromes, der durch die Schaltelemente 2a–2f des
Inverterabschnittes 2 fließen kann, als der Startstrom
Is eingestellt. Somit kann der Start des Motors 1 ohne
Schwierigkeiten durchgeführt
werden, selbst wenn der Motor 1 benutzt wird zum Antreiben
eines Kompressors einer Klimaanlage so, dass er mit der maximalen
Last zum Zeitpunkt des Startens beaufschlagt ist, oder selbst wenn die
Last unmittelbar nach dem Starten variiert.
-
Wenn
die Startdrehzahl ωs
den vorbestimmten Wert kleiner als die Solldrehzahl erreicht, wird
das Umschaltsignal CS zum Bewirken eines Verschiebens von dem Startbetrieb
zu dem Normalbetrieb zu dem ersten bis dritten Schalter 18–20 geliefert,
so dass die Kontakte dieser Schalter 18–20 in Positionen
von den durchgezogenen Linien zu den Positionen der gestrichelten
Linien geändert
werden. Die Phasendifferenz αs
zwischen dem Strom und der Spannung zu der Zeit des Umschaltens
wird durch den Startphasen-Einstellabschnitt 13 erfasst
und als die gegenwärtige
Phasendifferenz zu dem Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 durch
den ersten Schalter 18 geliefert (Schritte S3–S5 in 3).
-
Nach
dem Beenden des Umschaltens zu dem Normalbetrieb wird die Winkelgeschwindigkeit ω durch den
Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 6 auf
der Grundlage der Stromphase δ erfasst,
die von dem Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 erfasst
wird. Dann wird auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω, des Stromes
I und Ähnlichem
die Phasendifferenz α zwischen
der Spannung und dem Strom durch den Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt.
Als nächstes
wird die Spannungsphase θ auf
der Grundlage der Phasendifferenz α und der Stromphase δ eingestellt,
und die Spannung V wird durch den Spannungseinstellabschnitt 10 eingestellt
(Schritte S6, S7 in 3).
-
Dann
wird die Spannung V durch den dritten Schalter 20 zu dem
PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 geliefert, und die Spannungsphase θ wird ebenfalls
dahin durch den zweiten Schalter 19 geliefert. Auf der
Grundlage der Spannung V und der Spannungsphase θ werden PWM-Signale für den Normalbetrieb
durch den PWM-Signalerzeugerabschnitt 11 erzeugt
und an die Schaltelemente 2a–2f des Inverterabschnittes 2 geliefert, wodurch
der normale Betrieb des Motors 1 durchgeführt wird.
-
Wie
zuvor erläutet
wurde, wenn eine Verschiebung von dem Startbetrieb zu dem Normalbetrieb
des Motors 1 durchgeführt
wird, wird die Phasendifferenz αs
zwischen Strom und Spannung zu dieser Zeit als die gegenwärtige Phasendifferenz
durch den ersten Schalter 18 zu dem Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 geliefert.
Falls es eine Lücke
zwischen der gegenwärtigen
Phasendifferenz αs
und der Phasendifferenz α gibt, die
durch den Phasen differenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt
ist, kann solch eine Lücke
ein Ausfallen (step-out) verursachen. Um dieses zu verhindern benutzt
der Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 nicht die Phasendifferenz α, die durch
den Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt
ist, zur Berechnung der Spannungsphase θ, sondern er berechnet die
gewünschte
Spannungsphase θ,
während
die Bearbeitung zum Bringen der gegenwärtigen Phasendifferenz αs allmählich nahe
zu der Phasendifferenz α durchgeführt wird,
die durch den Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt
ist.
-
Nach
Beendigung der Verschiebung von dem Startbetrieb zu dem Normalbetrieb
wird das Vorhandensein/die Abwesenheit des Ausfallens durch den
Ausfall-Erfassungsabschnitt 7 auf der Grundlage des Stromes
I erfasst, der von dem Strom/Stromphasen-Erfassungsabschnitt 5 erfasst
wird, der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω, die durch den Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 6 erfasst
wird, und auf der Grundlage des Spannungsspitzenwertes V, der durch
den Spannungseinstellabschnitt 10 eingestellt ist. Wenn es
ein Ausfallen gibt, wenn zum Beispiel der Spannungsspitzenwert V
zu klein oder zu groß ist
im Vergleich zu der Winkelgeschwindigkeit ω (entsprechend der Drehzahl)
wird ein Ausfallerfassungssignal zu der Steuerschaltung (nicht gezeigt)
zum Liefern des Betriebsbefehles geliefert. Somit wird der Betriebsbefehl
zum Stoppen des Motors 1 von der Steuerschaltung geliefert,
wenn ein Ausfallen verursacht ist (Schritte S8, S9 in 3).
-
Auf
diese Weise werden gemäß dem vorangehenden
Motorsteuergerät,
wenn der Betriebsbefehl mit der vorbestimmten Solldrehzahl in dem
Zustand empfangen wird, dass der Motor 1 in Ruhe ist, die
PWM-Signale auf der Grundlage der Startspannung Vs, die durch den
Startspannungs-Einstellabschnitt 16 eingestellt ist, und
der Startphase θs,
die durch den Startphasen-Einstellabschnitt 13 eingestellt
ist, erzeugt, wodurch der Motor 1 gestartet wird. Nach
dem Starten wird die Verarbeitung zum Erhöhen der Startdrehzahl ωs durch
den Startdrehzahl-Einstellabschnitt 12 durchgeführt. Wenn
die Startdrehzahl ωs
den vorbestimmten Wert kleiner als die Solldrehzahl erreicht, wird
bestimmt, dass das Starten beendet ist, und ein Übergang wird von dem Startbetrieb
zu dem Normalbetrieb durchgeführt.
Folglich ist es genug, dass das Beenden des Startens nur einmal
bestimmt wird, und folglich kann die Bestimmung leicht ausgeführt werden
und ist zuverlässig.
Weiterhin kann eine Verringerung der Kosten des Steuergerätes erzielt
werden, da eine Arithmetikeinheit mit einer hohen Verarbeitungsfähigkeit
nicht für
die Bestimmung der Beendigung des Startens benötigt wird.
-
Das
Starten des Motors 1 kann ohne Fehler durchgeführt werden,
selbst wenn der Motor 1 benutzt wird zum Antreiben eines
Kompressors einer Klimaanlage, so dass er die maximale Last beim
Starten aufnimmt, und selbst wenn die Last unmittelbar nach dem
Starten variiert, da zu der Zeit des Startens des Motors 1 der
maximale Wert des Stromes, der durch die Schaltelemente 2a–2f des
Inverterabschnittes 2 fließen kann, als der Startstrom
Is eingestellt wird.
-
Wenn
weiterhin ein Übergang
von dem Startbetrieb zu dem Normalbetrieb durchgeführt wird,
wird die Phasendifferenz αs
zwischen Strom und Spannung zu der Zeit als die gegenwärtige Phasendifferenz
von dem Startphasen-Einstellabschnitt 13 zu dem Spannungsphasen-Einstellabschnitt 8 geliefert,
der eine Berechnung zum Einstellen der gewünschten Spannungsphase θ durchführt, während die
Verarbeitung durchgeführt
wird zum Bringen der gegenwärtigen
Phasendifferenz αs
allmählich
nahe zu der Phasendifferenz α,
die durch den Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt
ist. Dies macht es möglich,
dass Ausfallen aufgrund einer Lücke zu
verhindern, falls sie vorhandensein sollte zwi schen der gegenwärtigen Phasendifferenz αs und der
Phasendifferenz α,
die durch den Phasendifferenz-Einstellabschnitt 7 eingestellt
ist.
-
Bei
der vorangehenden Ausführungsform
wird ein bürstenloser
Gleichstrommotor für
den Motor 1 benutzt, ein Synchronmotor einer anderen Art
wie ein Reluktanzmotor kann durch ein Steuerverfahren ähnlich zu dem
in der Ausführungsform
beschriebenen angetrieben werden, wodurch ähnliche Funktionen und Vorteile erzielt
werden können.
