DE112013006906T5

DE112013006906T5 - Control system for AC electric motor and power system

Info

Publication number: DE112013006906T5
Application number: DE112013006906.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Iwaji; Ryoichi Takahata; Takahiro Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2015-12-24
Also published as: JPWO2014162579A1; JP6077108B2; WO2014162579A1

Abstract

Es wird eine Antriebsvorrichtung als ein System zum Verwirklichen einer stabilen Ansteuerung von einem Halt über einen Langsamlaufbereich ohne Verwendung eines Rotorpositionssensors eines Wechselstrommotors vorgeschlagen, die eine hohe praktische Anwendbarkeit aufweist, die verschiedene Motoren behandeln kann, ohne von einer Struktur eines Wechselstrommotors, von einer Charakteristik eines verwendeten Materials oder dergleichen abzuhängen. Die Ansteuervorrichtung kann durch stabiles Ansteuern des Wechselstrommotors mit konstanter Drehzahl durch Bereitstellen einer Schaltung zum Detektieren eines Potentials des virtuellen Sternpunkts für den Wechselstrommotor und einer Schaltung zum Erzeugen einer Referenzspannung, die sich von dem Potential unterscheidet, und durch Verstärken einer Differenz beider, um dadurch durch eine Änderung der Position eines Rotors eine Urspannung bereitzustellen, und durch Schalten einer leitenden Phase des Wechselstrommotors auf der Grundlage der Urspannung verwirklicht werden. Obwohl ein Wert der Urspannung durch eine Art oder eine Spezifikation des Motors geändert wird, kann die Art oder die Spezifikation des Motors durch Einstellen einer Verstärkung des Verstärkers mit praktischer Anwendbarkeit behandelt werden.There is proposed a drive device as a system for realizing a stable drive from a stop over a slow-speed range without using a rotor position sensor of an AC motor having a high practical applicability that can handle various motors without a structure of an AC motor, a characteristic of a used material or the like. The drive apparatus can be provided by stably driving the constant-speed AC motor by providing a circuit for detecting a potential of the virtual apex for the AC motor and a circuit for generating a reference voltage different from the potential and amplifying a difference of both a change in the position of a rotor to provide a bias voltage, and be realized by switching a conducting phase of the AC motor based on the original voltage. Although a value of the original voltage is changed by a kind or specification of the motor, the type or specification of the motor can be treated by adjusting a gain of the amplifier with practicality.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektromotor-Ansteuertechnologie, die für eine Motorantriebsvorrichtung, z. B. zur Verwendung bei einer Drehzahlsteuerung eines Lüfters, einer Pumpe, eines Kompressors, eines Spindelmotors oder dergleichen, zur Positionierungssteuerung einer Werkzeugmaschine sowie zur Steuerung eines Drehmoments wie in einer elektrischen Fahrassistenz oder dergleichen, genutzt wird.The present invention relates to an electric motor drive technology which is suitable for a motor drive device, e.g. Example, for use in a speed control of a fan, a pump, a compressor, a spindle motor or the like, for positioning control of a machine tool and for controlling a torque such as in an electric driving assistance or the like is used.

Stand der TechnikState of the art

Eine Motorantriebsvorrichtung wird auf den Gebieten eines elektrischen Geräts, der Industrie, des Kraftfahrzeugs oder dergleichen zum Steuern einer Drehzahl eines Lüfters, einer Pumpe, eines Kompressors, einer Fördereinrichtung, einer Hubeinrichtung oder dergleichen sowie einer Drehmomentassistenzvorrichtung der elektrischen Servolenkung oder dergleichen, ferner zur Positionierungssteuerung einer Produktionsvorrichtung, verwendet. In Motoransteuervorrichtungen auf diesen Gebieten wird umfassend ein Permanentmagnet-Synchronmotor (im Folgenden als ein PM-Motor bezeichnet) verwendet, der ein kleiner und hocheffizienter Wechselstrommotor ist. Allerdings sind Informationen einer Magnetpolposition eines Rotors des Motors notwendig, um einen PM-Motor anzusteuern, und ist für diesen Zweck ein Positionssensor eines Resolvers, einer Hall-IC oder dergleichen unverzichtbar. In den letzten Jahren hat sich eine sensorlose Steuerung zum Steuern einer Drehzahl oder eines Drehmoments eines PM-Motors ohne Verwendung des Positionssensors verbreitet.A motor driving device is used in the fields of an electric device, industry, motor vehicle or the like for controlling a rotational speed of a fan, a pump, a compressor, a conveyor, a lifting device or the like and a torque assisting device of the electric power steering or the like, further for positioning control Production device, used. In motor driving devices in these fields, there is comprehensively used a permanent magnet synchronous motor (hereinafter referred to as a PM motor) which is a small and high-efficiency AC motor. However, information of a magnetic pole position of a rotor of the motor is necessary to drive a PM motor, and a position sensor of a resolver, a Hall IC, or the like is indispensable for this purpose. In recent years, a sensorless control for controlling a rotational speed or a torque of a PM motor has become widespread without using the position sensor.

Durch Verwirklichung der sensorlosen Steuerung kann ein Aufwand, der von dem Positionssensor verbraucht wird (die Kosten eines Sensors an sich, die Kosten, die die Verdrahtung des Sensors verbraucht, und ein Aufwand, der für die Befestigungs- und Einstelloperation des Sensors verbraucht wird), verringert werden, und wird ferner dadurch, dass auf den Sensor verzichtet wird, außerdem ein Vorteil erzeugt, dass die Vorrichtung verkleinert werden kann oder dass die Vorrichtung unter einer geringerwertigen Umgebung verwendet werden kann.By realizing the sensorless control, an expense consumed by the position sensor (the cost of a sensor per se, the cost consuming the wiring of the sensor, and a cost consumed for the sensor mounting and setting operation) can be eliminated, Furthermore, by dispensing with the sensor, there is also created an advantage that the device can be downsized or that the device can be used in a less-valued environment.

Gegenwärtig werden als eine sensorlose Steuerung eines PM-Motors ein System zum direkten Detektieren einer durch Drehung eines Rotors erzeugten induzierten Spannung (Drehzahlurspannung) und zum Ansteuern des PM-Motors als Positionsinformationen eines Rotors, eine Positionsvorhersagetechnologie des Vorhersagens und Berechnens einer Rotorposition aus einem mathematischen Modell des PM-Motors oder dergleichen angenommen.At present, as a sensorless control of a PM motor, a system for directly detecting an induced voltage (rotation speed excitation) generated by rotation of a rotor and driving the PM motor as position information of a rotor, a position prediction technology of prediction and calculating a rotor position from a mathematical model PM engine or the like adopted.

Als ein sensorloses Verfahren, das auf der durch den PM-Motor erzeugten induzierten Spannung (Drehzahlurspannung) beruht, gibt es ein System, das auf dem Nulldurchgang der induzierten Spannung beruht (z. B. Patentliteratur 1). In Übereinstimmung mit dem System wird ein PM-Motor über 120 Grad Leitung angesteuert, wird eine Spannung einer Phase, die nicht geleitet wird, detektiert, wird durch einen Komparator ein Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung berechnet, wodurch ein Stück Phaseninformation erhalten wird. In Übereinstimmung mit Patentliteratur 1 wird ferner eine virtuelle Sternpunktschaltung bereitgestellt, aus einem Potential des virtuellen Sternpunkts ein Nulldurchgangssignal einer induzierten Spannung einer nichtleitenden Phase detektiert und ein Stück Phaseninformation erhalten. Durch Einführen der virtuellen Sternpunktschaltung reicht ein Stück Komparator aus.As a sensorless method based on the induced voltage (rotational speed voltage) generated by the PM motor, there is a system based on the zero crossing of the induced voltage (for example, Patent Literature 1). In accordance with the system, a PM motor is driven over 120 degrees conduction, when a voltage of a phase that is not conducted is detected, a comparator calculates a time zero crossing of the voltage, thereby obtaining a piece of phase information. Further, in accordance with Patent Literature 1, a virtual star point circuit is provided, from a potential of the virtual star point, a zero-crossing signal of an induced voltage of a nonconductive phase is detected, and a piece of phase information is obtained. By inserting the virtual star point circuit, a piece of comparator is sufficient.

Ähnlich gibt es aus der Patentliteratur 2 ein System mit einer Sinusschwingungsansteuerung als ein Objekt als ein sensorloses Ansteuersystem, das eine Schaltung zum Detektieren des virtuellen Sternpunkts verwendet.Similarly, from Patent Literature 2, there is a sine wave driving system as an object as a sensorless driving system using a virtual star point detecting circuit.

Ein großes Problem der sensorlosen Steuersysteme ist ein Positionsdetektionsverfahren bei der Langsamlaufansteuerung. Insofern das Verfahren auf einer durch den PM-Motor erzeugten induzierten Spannung (Drehzahlurspannung) beruht, ist eine Empfindlichkeit in dem Langsamlaufbereich, in dem die induzierte Spannung klein ist, verschlechtert und sind die Positionsinformationen in Rauschen eingebettet. Außerdem ist es physikalisch unmöglich, eine Position in einem vollständig angehaltenen Zustand zu detektieren.A major problem of the sensorless control systems is a position detection method in the slow-speed control. Inasmuch as the method is based on an induced voltage (rotational speed voltage) generated by the PM motor, sensitivity in the slow-speed region in which the induced voltage is small is degraded, and the position information is embedded in noise. In addition, it is physically impossible to detect a position in a completely stopped state.

Im Gegensatz dazu ist ein positionssensorloses System ohne Verwendung einer Drehzahlurspannung vorgeschlagen worden und ist ein positionssensorloses System in einem Bereich der Drehzahl null, in dem keine Drehzahlurspannung erzeugt wird, veröffentlicht worden (Patentliteratur 3).In contrast, a position sensorless system without use of a rotational speed tension has been proposed, and a position sensorless system in a zero rotational speed range in which no rotational speed tension is generated has been published (Patent Literature 3).

Die Patentliteratur 3 ist eine Technologie, die mit der vorliegenden Erfindung eng verwandt ist, so dass anhand von 18 bis 22 eine ausführliche Erläuterung der Technologie gegeben wird.Patent Literature 3 is a technology which is closely related to the present invention, so that with reference to 18 to 22 a detailed explanation of the technology is given.

18 ist eine Konfigurationsansicht einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors, die auf der Patentliteratur 3 beruht. In 18 wird ein Wechselrichter 3 durch ein Signal von einem Controller 1 angesteuert und wird ein Wechselstrommotor 4 (PM-Motor), der die Last des Wechselrichters 3 ist, ohne einen Positionssensor angesteuert. In Übereinstimmung mit einem Prinzip eines positionssensorlosen Betriebs wird durch Detektieren einer Klemmenspannung des PM-Motors 4 bestimmt, welche Phase geleitet wird. Der Leitungsalgorithmus wird durch Detektieren eines Betrags einer Urspannung (als magnetisch gesättigte Spannung bezeichnet), die bei einer offenen Phase (einer Phase, die nicht geleitet wird) erzeugt wird, ausgeführt. 18 is a configuration view of a drive device of an AC motor, which in the patent literature 3 based. In 18 becomes an inverter 3 through a signal from a controller 1 controlled and becomes an AC motor 4 (PM motor), which is the load of the inverter 3 is controlled without a position sensor. In accordance with a principle of positionless operation, by detecting a terminal voltage of the PM motor 4 determines which phase is headed. The line algorithm is through Detecting an amount of a bias voltage (referred to as a magnetically saturated voltage) generated at an open phase (a phase that is not conducted).

Es wird eine kurze Erläuterung der magnetisch gesättigten Urspannung [engl.: ”magnetically saturated electromotive force”] gegeben.A brief explanation will be given of the magnetically saturated electromotive force.

Wenn an zwei Phasen des PM-Motors Impulsspannungen angelegt werden (siehe 19(a) und 19(b)), wird in einer offenen Phase, die nicht geleitet wird (in 19 wird eine U-Phase zu der offenen Phase) entsprechend einer Position eines Rotors des PM-Motors eine Spannung erzeugt. Die Spannung (die magnetisch induzierte Spannung) ist eine Spannung, die dadurch erzeugt wird, dass eine Induktivität des Motors gegenüber einer Beziehung zwischen einem Magnetfluss eines an dem Rotor des PM-Motors befestigten Permanentmagneten und einem Leitungsstrom um einen kleinen Betrag geändert wird, die selbst in einem angehaltenen Zustand beobachtet werden kann.If pulse voltages are applied to two phases of the PM motor (see 19 (a) and 19 (b) ), in an open phase that is not conducted (in 19 For example, a U phase to the open phase) generates a voltage corresponding to a position of a rotor of the PM motor. The voltage (the magnetically induced voltage) is a voltage generated by changing an inductance of the motor relative to a relationship between a magnetic flux of a permanent magnet fixed to the rotor of the PM motor and a line current by a small amount, which itself can be observed in a stopped state.

Somit kann die Position (der Winkel) des Rotors dadurch detektiert werden, dass die magnetisch gesättigte Urspannung beobachtet wird, und kann in dem Langsamlaufbereich eine positionssensorlose Ansteuerung ausgeführt werden. Die Urspannung wird als die magnetisch gesättigte Urspannung bezeichnet, um sie von einer durch Drehung des Rotors erzeugten Drehzahlurspannung zu unterscheiden. Die magnetisch gesättigte Urspannung ist eine Spannung, die bei der offenen Phase erzeugt wird, so dass die Spannung durch Auswählen einer Detektionsphase auf einer Steuerseite gelesen werden muss.Thus, the position (angle) of the rotor can be detected by observing the magnetically saturated bias voltage, and position sensorless driving can be performed in the slow speed range. The original voltage is referred to as the magnetically saturated original voltage in order to distinguish it from a rotational speed voltage generated by rotation of the rotor. The magnetically saturated bias voltage is a voltage generated at the open phase, so that the voltage must be read by selecting a detection phase on a control side.

21 zeigt eine Beziehung zwischen einer leitenden Phase, der offenen Phase und der magnetisch gesättigten Urspannung in Bezug auf eine Position θd des Rotors. Als eine leitende Phase werden durch θd zwei Phasen ausgewählt, bei denen eine Drehkraft am größten ist. Wenn die leitenden Phasen zu einem Zeitpunkt umgeschaltet werden, bei dem zuvor eingestellte vorgegebene Werte (jeweilige Schwellenwerte auf einer positiven Seite und auf einer negativen Seite) erreicht sind, während der Betrag der magnetisch gesättigten Urspannung der offenen Phase beobachtet wird, kann eine Ansteuerung ohne einen Positionssensor verwirklicht werden. 21 shows a relationship between a conducting phase, the open phase and the magnetically saturated bias voltage with respect to a position θd of the rotor. As a conducting phase, θd selects two phases in which a rotational force is greatest. When the conducting phases are switched to a timing at which predetermined preset values (respective positive side and negative side thresholds) are reached while observing the amount of the magnetically saturated open phase open circuit voltage, driving without one can be performed Position sensor can be realized.

Die 22(a) bis 22(c) zeigen eine Detektionsschaltung einer magnetisch gesättigten Urspannung, die in der Patentliteratur 3 beschrieben ist. In 22(a) werden die Spannungen von drei Phasen mit einem Sternpunkt einer Statorwicklung des PM-Motors als eine Referenz detektiert und durch drei Verstärker 5 verstärkt. Danach wird durch einen Schalter in einem Mikrocomputer die offene Phase ausgewählt und wird durch den Controller die magnetisch gesättigte Urspannung gelesen. In 22(b) ist eine virtuelle Sternpunktschaltung vorgesehen, wobei die Spannungen von drei Phasen mit einem Sternpunktpotential als ein Referenzpotential detektiert werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das Verdrahtungssternpunktpotential des PM-Motors zu detektieren. In 22(c) wird eine Potentialdifferenz zwischen dem Potential des virtuellen Sternpunkts und einem Potential des Sternpunkts der Statorwicklung des PM-Motors detektiert, wobei es notwendig ist, das Potential des Verdrahtungssternpunkts von dem PM-Motor herauszuführen, obwohl die Informationen der magnetisch gesättigten Urspannung durch ein einzelnes Teil des Verstärkers erhalten werden können.The 22 (a) to 22 (c) show a detection circuit of a magnetically saturated original voltage, which in the patent literature 3 is described. In 22 (a) For example, the voltages of three phases are detected with a neutral point of a stator winding of the PM motor as a reference and by three amplifiers 5 strengthened. Thereafter, the open phase is selected by a switch in a microcomputer and the magnetically saturated bias voltage is read by the controller. In 22 (b) a virtual star point circuit is provided, wherein the voltages of three phases are detected with a neutral point potential as a reference potential. In this case, it is not necessary to detect the wiring star point potential of the PM motor. In 22 (c) For example, a potential difference between the potential of the virtual star point and a potential of the neutral point of the stator winding of the PM motor is detected, and it is necessary to extract the potential of the wiring star point from the PM motor, although the information of the magnetically saturated original voltage is represented by a single part of the PM motor Amplifier can be obtained.

Liste der EntgegenhaltungenList of citations

Patentliteraturpatent literature

Patent Literature 1: Japanese Laid-Open Patent Application No. Hei5 (1993) -15189
Patent Literature 2: Japanese Laid-Open Patent Application No. 2006-67667
Patent Literature 3: Japanese Laid-Open Patent Application No. 2009-189176

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Obwohl das System in Übereinstimmung mit der Technologie in der Patentliteratur 1 durch Detektieren des Potentials des virtuellen Sternpunkts durch ein einzelnes Stück Komparator verwirklicht werden kann, beruht das System auf der Drehzahlurspannung, so dass der PM-Zustand in einem Halt- oder in einem Langsamlaufbereich nicht angesteuert werden kann. In dem Langsamlaufbereich ist die induzierte Spannung nahezu null, so dass eine Ausgabe des Komparators schwankt.Although the system can be realized in accordance with the technology in Patent Literature 1 by detecting the potential of the virtual star point by a single piece of comparator, the system is based on the rotation speed so that the PM state does not stop in a stop or slow running region can be controlled. In the slow-speed region, the induced voltage is nearly zero, so that an output of the comparator fluctuates.

In Übereinstimmung mit der in der Patentliteratur 2 beschriebenen Technologie wird das Potential des virtuellen Sternpunkts zum Bilden eines Zeitpunkts des Detektierens eines Busgleichstroms verwendet, so dass bei einem Halt oder in einem Langsamlaufbereich keine Ansteuerung eines hohen Drehmoments verwirklicht werden kann.In accordance with the technology described in Patent Literature 2, the potential of the virtual star point is used to form a timing of detecting a DC bus current, so that high-torque driving can not be realized at a stop or in a slow-down range.

In Übereinstimmung mit der in der Patentliteratur 3 beschriebenen Technologie kann eine Ansteuerkraft ohne Schrittverlust erzeugt werden, wenn der Motor in einen Halt oder in einen Langsamlaufzustand gebracht wird. Allerdings stellt das in der Patentliteratur 3 offenbarte System das folgende Problem.In accordance with the technology described in Patent Literature 3, a driving force can be generated without step loss when the engine is brought into a stop or a low-speed state. However, the system disclosed in Patent Literature 3 poses the following problem.

Im Fall der Verwendung der Detektionsschaltungen aus 22(a) und 22(b) sind drei Stück Verstärker notwendig und sind die Schaltungen kompliziert. Ferner ist es notwendig, die Charakteristiken der drei Stück verstärkter Schaltungen zu vereinheitlichen, und dauert es eine Zeit, die Verstärkungen einzustellen und die Versätze einzustellen. Ferner ist es notwendig, die drei Verstärkungen bzw. die drei Versätze neu einzustellen und ist ferner eine Einstellzeit notwendig, falls eine Spezifikation des PM-Motors geändert wird. In the case of using the detection circuits 22 (a) and 22 (b) Three amplifiers are necessary and the circuits are complicated. Further, it is necessary to unify the characteristics of the three pieces of amplified circuits, and it takes time to set the gains and set the offsets. Further, it is necessary to readjust the three gains or the three displacements, and further, a set time is necessary if a specification of the PM motor is changed.

Falls ein PM-Motor von 100 V oder einer höheren Spannung zu einem Objekt gemacht wird, ist es ferner angesichts der Sicherheit in Abhängigkeit von dem Grund notwendig, die Detektionsschaltung und die Steuerschaltung zu isolieren, wobei bei dieser Gelegenheit drei Stück teurer isolierter Verstärker vorbereitet werden, was ein Problem darstellt.Further, if a PM motor of 100V or higher voltage is made an object, it is necessary in view of safety depending on the reason to insulate the detection circuit and the control circuit, on which occasion, three pieces of expensive isolated amplifiers are prepared which is a problem.

Obwohl im Fall von 22(c) der Fall durch ein einzelnes Stück des Verstärkers verwirklicht werden kann, ist es ferner notwendig, das Sternpunktpotential der Statorwicklung des PM-Motors aus dem Motor herauszuführen, was unflexibel ist. Ein allgemeiner PM-Motor ist von einem Dreileitungstyp, so dass ein exklusiver Motor notwendig ist, um den Motor zu steuern. Außerdem ist es in einem Fall einer Änderung einer Charakteristik des Motors notwendig, eine Verstärkung, einen Versatz oder dergleichen des Verstärkers neu einzustellen, was ein Problem darstellt.Although in the case of 22 (c) the case can be realized by a single piece of the amplifier, it is also necessary to lead the neutral point potential of the stator winding of the PM motor out of the motor, which is inflexible. A general PM motor is of a three-wire type, so an exclusive motor is necessary to control the motor. In addition, in a case of changing a characteristic of the motor, it is necessary to readjust a gain, offset or the like of the amplifier, which is a problem.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansteuersystem eines Wechselstrommotors zu schaffen, das ein reaktionsschnelles und hochstabiles Positionssteuersystem und Drehzahlsteuersystem von einer Nähe einer Drehzahl null bis zu einem Schnelllaufbereich verwirklichen kann.It is an object of the present invention to provide a drive system of an AC motor that can realize a responsive and highly stable position control system and speed control system from near zero speed to high speed range.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Detektionsschaltung einer magnetisch gesättigten Urspannung, die für einen Motor mit irgendeiner Charakteristik in einer Ansteuervorrichtung des PM-Motors eine Langsamlaufbereichs-Ansteuercharakteristik in einer Nähe der Drehzahl null ohne Verwendung eines Positionssensors verwirklichen kann.The present invention provides a magnetically saturated bias voltage detecting circuit capable of realizing, for a motor having any characteristic in a driving apparatus of the PM motor, a slow-speed driving characteristic in the vicinity of zero rotational speed without using a position sensor.

Obwohl der Motor in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Patentliteratur 3 in dem Halt- oder in dem Langsamlaufbereich eine ausgezeichnete Steuerleistung erzielen kann, besteht dort ein Problem, dass eine Anzahl der Teile der Detektionsschaltung hoch ist. Insbesondere sind im Fall eines PM-Motors mit einer kleinen magnetisch gesättigten Urspannung an die Detektionsschaltung der Urspannung individuelle Verstärker angeschlossen, so dass eine Operation zum Einstellen ihrer Verstärkungsfaktoren oder Versätze Zeit dauert. Außerdem ist es in Übereinstimmung mit einem System mit einer kleinen Anzahl von Verstärkern, das ein weiterer Plan zur Beschreibung des öffentlich bekannten Beispiels ist, notwendig, die Statorwicklung des PM-Motors herauszuführen, was ein großes Problem hinsichtlich der Flexibilität darstellt.Although the motor can achieve excellent control performance in accordance with the method of Patent Literature 3 in the stop or in the slow speed region, there is a problem that a number of the parts of the detection circuit are high. In particular, in the case of a PM motor having a small magnetically saturated bias voltage, individual amplifiers are connected to the detection circuit of the bias voltage, so that an operation for adjusting their amplification factors or offsets takes time. In addition, in accordance with a system having a small number of amplifiers, which is another plan for describing the publicly known example, it is necessary to lead out the stator winding of the PM motor, which poses a big problem in terms of flexibility.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Detektionsschaltung und ein sensorloses Ansteuersystem ohne einen Positionssensor zur Lösung der Probleme.The present invention provides a detection circuit and a sensorless drive system without a position sensor for solving the problems.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Es wird ein 120-Grad-Leitungssystem zum Ansteuern eines PM-Motors durch aufeinanderfolgendes Auswählen zweier Phasen von Dreiphasenstatorwicklungen des PM-Motors ausgeführt. Bei dieser Gelegenheit wird ein Prinzip angewendet, dass eine Urspannung einer offenen Phase (magnetisch gesättigte Urspannung) durch eine Rotorposition geändert wird. Als die Urspannung der Öffnungsphase ist eine virtuelle Sternpunktschaltung vorgesehen, wobei ein Potential des virtuellen Sternpunkts davon als eine Differenz von einem unabhängigen Referenzpotential detektiert wird. Die magnetisch gesättigte Urspannung wird durch passendes Verstärken eines detektierten Werts davon bereitgestellt. Durch eine einfache Schaltung kann durch Umschalten der leitenden Phase auf der Grundlage der magnetisch gesättigten Urspannung ein positionssensorloses Ansteuersystem mit hoher praktischer Anwendbarkeit verwirklicht werden.A 120-degree line system for driving a PM motor is executed by successively selecting two phases of three-phase stator windings of the PM motor. On this occasion, a principle is applied that a primary voltage of an open phase (magnetically saturated primary voltage) is changed by a rotor position. As the bias voltage of the opening phase, a virtual star point circuit is provided, wherein a potential of the virtual star point thereof is detected as a difference from an independent reference potential. The magnetically saturated bias voltage is provided by appropriately amplifying a detected value thereof. By a simple circuit, by switching the conductive phase based on the magnetically saturated bias voltage, a position sensorless driving system with high practicality can be realized.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Es wird eine einfache Erläuterung einer Wirkung gegeben, die durch einen in der vorliegenden Anwendung wie folgt offenbarten Repräsentanten der Erfindung erzielt wird.A simple explanation will be given of an effect achieved by a representative of the invention disclosed in the present application as follows.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann eine Ansteuervorrichtung unter Verwendung einer einfachen Spannungsdetektionsschaltung für PM-Motoren in verschiedenen Charakteristiken einen positionssensorlosen Betrieb von einem Halt über einen Langsamlaufbereich ausführen.In accordance with the present invention, a driving device using a simple voltage detecting circuit for PM motors in various characteristics can perform a position sensorless operation from a stop over a slow-speed range.

Über einen weiten Bereich von einem Haltzustand bis zu einen Schnelllaufbereich kann eine hochgenaue und hochstabile Drehzahlsteuerung oder Positionssteuerung verwirklicht werden, während eine Steuerkonfiguration im Wesentlichen ähnlich der des 120 Grad leitenden sensorlosen Systems des Standes der Technik ist.Over a wide range from a halt to a high speed range, highly accurate and highly stable speed control or position control can be realized while a control configuration is substantially similar to that of the prior art 120 degree conductive sensorless system.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform zeigt. 1 FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of FIG AC motor in accordance with a first embodiment shows.

2 ist ein Schaltbild, das für den Motor in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform eine Beziehung zwischen einer leitenden Phase und einer offenen Phase zeigt. 2 Fig. 12 is a circuit diagram showing a relationship between a conducting phase and an open phase for the motor in accordance with the first embodiment.

3 ist ein Schaltbild, das einen Detektionsabschnitt des Potentials des virtuellen Sternpunkts in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigt. 3 Fig. 12 is a circuit diagram showing a virtual-node potential detecting section in accordance with the first embodiment.

4 veranschaulicht Signalformdiagramme, die das Detektionspotential in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform betreffen. 4 FIG. 10 illustrates waveform diagrams concerning the detection potential in accordance with the first embodiment. FIG.

5 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform zeigt. 5 FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device in accordance with a second embodiment. FIG.

6 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform zeigt. 6 FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with a third embodiment. FIG.

7 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform zeigt. 7 FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with a fourth embodiment. FIG.

8 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform zeigt. 8th FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with a fifth embodiment. FIG.

9 ist ein Stromlaufplan, der einen Verstärker einer Steuervorrichtung des Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform zeigt. 9 FIG. 12 is a circuit diagram showing an amplifier of a control apparatus of the AC motor in accordance with the fifth embodiment. FIG.

10 ist ein Ablaufplan eines Referenzspannungseinstellverfahrens in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform. 10 FIG. 10 is a flowchart of a reference voltage setting method in accordance with a sixth embodiment. FIG.

11 ist ein Schaltbild, das eine Rotorposition beim Leiten von Elektrizität in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform zeigt. 11 FIG. 12 is a circuit diagram showing a rotor position in conducting electricity in accordance with the sixth embodiment. FIG.

12 ist ein Ablaufplan eines Verstärkungsfaktor-Einstellverfahrens in Übereinstimmung mit einer siebenten Ausführungsform. 12 FIG. 10 is a flowchart of a gain setting method in accordance with a seventh embodiment. FIG.

13 ist ein Schaltbild, das eine Rotorposition beim Leiten von Elektrizität in Übereinstimmung mit der siebenten Ausführungsform zeigt. 13 FIG. 12 is a circuit diagram showing a rotor position in conducting electricity in accordance with the seventh embodiment. FIG.

14 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer achten Ausführungsform zeigt. 14 FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with an eighth embodiment. FIG.

15 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer neunten Ausführungsform zeigt. 15 FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with a ninth embodiment. FIG.

16 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer zehnten Ausführungsform zeigt. 16 FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with a tenth embodiment. FIG.

17 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration einer Klimaanlage in Übereinstimmung mit einer elften Ausführungsform zeigt. 17 FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of an air conditioner in accordance with an eleventh embodiment. FIG.

18 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einem System des Standes der Technik zeigt. 18 Fig. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a driving device of an AC motor in accordance with a prior art system.

19 veranschaulicht Schaltbilder, die ein Anlegen einer Spannung an den Wechselstrommotor in Übereinstimmung mit dem System des Standes der Technik zeigen. 19 Fig. 12 illustrates circuit diagrams showing application of a voltage to the AC motor in accordance with the prior art system.

20 ist ein Diagramm, das eine Positionsabhängigkeit einer magnetisch gesättigten Urspannung des Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit dem System des Standes der Technik zeigt. 20 Fig. 10 is a diagram showing a position dependency of a magnetically saturated bias voltage of the AC motor in accordance with the prior art system.

21 ist ein Diagramm, das eine Änderung einer Spannung der offenen Phase in Übereinstimmung mit dem System des Standes der Technik und eine Leitungsbetriebsartumschaltung dabei zeigt. 21 FIG. 12 is a diagram showing a change of an open-phase voltage in accordance with the prior art system and a line mode switching thereby.

22(a) ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Detektionsschaltung einer Spannung der offenen Phase in Übereinstimmung mit dem System des Standes der Technik zeigt. 22 (a) Fig. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an open-phase voltage detection circuit in accordance with the prior art system.

22(b) ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Detektionsschaltung der Spannung der offenen Phase in Übereinstimmung mit dem System des Standes der Technik zeigt. 22 (b) Fig. 12 is a circuit diagram showing a configuration of an open-phase voltage detection circuit in accordance with the prior art system.

22(c) ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Detektionsschaltung der Spannung der offenen Phase in Übereinstimmung mit dem System des Standes der Technik zeigt. 22 (c) Fig. 12 is a circuit diagram showing a configuration of an open-phase voltage detection circuit in accordance with the prior art system.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Anhand der Zeichnungen wird wie folgt eine Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben.An explanation will be given of embodiments of the present invention with reference to the drawings as follows.

(Erste Ausführungsform) First Embodiment

Anhand von 1 bis 4 wird eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.Based on 1 to 4 An explanation will be given of a driving device of an AC motor in accordance with a first embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung weist eine Aufgabe auf, einen Dreiphasen-Wechselstrommotor 4 anzusteuern, und wenn sie grob klassifiziert wird, ist die Vorrichtung dadurch konfiguriert, dass sie einen Controller 1, eine Schaltung 2 zur Detektion eines virtuellen Sternpunkts, eine Gleichstromleistungsquelle 31, eine Wechselrichterhauptschaltung 32, einen Wechselrichter 3, der einen Gate-Treiber 33 enthält, einen Wechselstrommotor (PM-Motor) 4, der ein Ansteuerobjekt ist, einen Verstärker 5 und einen Referenzspannungsgenerator 6 enthält.The device has an object, a three-phase AC motor 4 When it is roughly classified, the device is configured to be a controller 1 , a circuit 2 for detecting a virtual star point, a DC power source 31 , an inverter main circuit 32 , an inverter 3 who has a gate driver 33 contains an AC motor (PM motor) 4 , which is a driving object, an amplifier 5 and a reference voltage generator 6 contains.

Obwohl als das Ansteuerobjekt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform der PM-Motor als ein Beispiel dargelegt ist, ist die vorliegende Ausführungsform übrigens ebenfalls auf eine andere Art eines Wechselstrommotors anwendbar, sofern der Wechselstrommotor ein Motor ist, der relativ zu einer Rotorposition eine magnetische Sättigungscharakteristik erzielt.Incidentally, although as the driving object in accordance with the present embodiment, the PM motor is set as an example, the present embodiment is also applicable to another type of AC motor, as far as the AC motor is a motor achieving a magnetic saturation characteristic relative to a rotor position ,

Der Controller 1 steuert über den Wechselrichter 3 eine Drehzahl oder ein Drehmoment des PM-Motors 4. Bei dieser Gelegenheit wird eine Differenz zwischen einem Potential E1 des virtuellen Sternpunkts, das durch die Schaltung 2 zur Detektion eines virtuellen Sternpunkts detektiert wird, und Eb, das durch den Referenzspannungsgenerator 6 erzeugt wird, durch den Verstärker 5 differentiell verstärkt, wobei ein Verstärkungsergebnis in einen A/D-Umsetzer (Analog/Digital-Umsetzer) eingegeben wird und ein Wert davon gelesen wird.The controller 1 controls over the inverter 3 a speed or torque of the PM motor 4 , On this occasion, a difference between a potential E1 of the virtual asterisk caused by the circuit 2 for detecting a virtual star point, and Eb detected by the reference voltage generator 6 is generated by the amplifier 5 amplified, wherein a gain result in an A / D converter (analog / digital converter) is input and a value thereof is read.

Der Controller 1 verwendet die erhaltene Spannung, um eine leitende Phase als eine magnetisch gesättigte Urspannung der offenen Phase umzuschalten. Das Umschalten der leitenden Phase wird durch Vergleichen einer Groß- oder Klein-Beziehung zwischen der erhaltenen magnetisch gesättigten Urspannung und einem zuvor eingestellten Schwellenwert ausgeführt. Die Einzelheiten sind in der Patentliteratur 3 beschrieben, die bereits veröffentlicht worden ist, so dass eine Erläuterung davon weggelassen ist.The controller 1 uses the obtained voltage to switch a conducting phase as a magnetically saturated open circuit voltage. The switching of the conductive phase is carried out by comparing a large or small relationship between the obtained magnetically saturated bias voltage and a previously set threshold value. The details are in the patent literature 3 which has already been published, so that an explanation thereof is omitted.

2 zeigt als ein Beispiel einen Zustand der Leitung von Elektrizität von einer V-Phase zu einer W-Phase. Wenn die Spannung angelegt wird, wird bei einer U-Phase, die eine offene Phase ist, die magnetisch gesättigte Urspannung erzeugt. Genauer ist die Schaltung wie in 3 gezeigt verbunden und wird die magnetisch gesättigte Urspannung detektiert. In 3 wird die Spannung Eu der U-Phase, die die offene Phase ist, grundsätzlich zu einem Wert in einer Nähe eines mittleren Potentials (VDC/2) einer Gleichspannung VDC. Wie in der Patentliteratur 3 beschrieben ist, wird allerdings eine Induktivität in Abhängigkeit von einer Position des Rotors fein geändert, so dass die Spannung Eu in Abhängigkeit von einer Rotorposition, wie in 4(a) gezeigt ist, geändert wird. Eine Rate der Änderung unterscheidet sich durch eine Charakteristik des PM-Motors um einen großen Betrag. Im Fall einer Rotorstruktur von einem eingebetteten Typ, die einen Seltenerdmagneten verwendet, ist eine Abhängigkeit von einem Drehanteil sehr stark, wobei die Charakteristik zu einer hochempfindlichen Charakteristik wird. Allerdings ist eine Änderung der Induktivität im Fall einer Struktur (nicht vorgezogenen Polstruktur), in der ein Ferritmagnet auf einer Oberfläche des Rotors angeordnet ist, sehr klein, wobei eine Positionsabhängigkeit unbedeutend wird. 2 shows, as an example, a state of conducting electricity from a V phase to a W phase. When the voltage is applied, in a U phase, which is an open phase, the magnetically saturated bias voltage is generated. More precisely, the circuit is like in 3 shown connected and the magnetically saturated bias voltage is detected. In 3 For example, the voltage Eu of the U-phase, which is the open phase, becomes generally in a value in the vicinity of a middle potential (VDC / 2) of a DC voltage VDC. As in the patent literature 3 is described, however, an inductance is finely changed depending on a position of the rotor, so that the voltage Eu depending on a rotor position, as in 4 (a) shown is changed. A rate of change is different by a characteristic of the PM motor by a large amount. In the case of an embedded type rotor structure using a rare earth magnet, a dependency on a rotation ratio is very strong, and the characteristic becomes a highly sensitive characteristic. However, a change in inductance in the case of a structure (not an advanced pole structure) in which a ferrite magnet is disposed on a surface of the rotor is very small, and positional dependency becomes insignificant.

Im Fall einer kleinen Änderung der Induktivität ist es notwendig, einen Detektionswert zu verstärken, wobei es in einer Schaltung des Standes der Technik notwendig ist, individuell für drei Phasen Verstärker vorzusehen.In the case of a small change in the inductance, it is necessary to amplify a detection value, and in a prior art circuit, it is necessary to provide amplifiers individually for three phases.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird die Spannung der Öffnungsphase, wie in 1 gezeigt ist, durch Bereitstellung der Schaltung eines virtuellen Sternpunkts detektiert. In der wie in 1 gezeigten Schaltung zur Detektion eines virtuellen Sternpunkts sind mit den Anschlüssen der jeweiligen Phasen des Motors 4 jeweils Widerstände Z1 verbunden und wird ein Potential eines gemeinsamen Verbindungspunkts (d. h. ein Potential E0 des virtuellen Sternpunkts) durch zwei Widerstände Z2 und Z3 weiter geteilt und wird die Spannung als ein Potential E1 von dem Massepegel detektiert.In accordance with the present embodiment, the voltage of the opening phase, as in FIG 1 is detected by providing the circuit of a virtual star point. In the how in 1 shown circuit for detecting a virtual neutral point are connected to the terminals of the respective phases of the motor 4 Each resistor Z1 is connected and a potential of a common connection point (ie, a potential E0 of the virtual neutral point) is further divided by two resistors Z2 and Z3, and the voltage is detected as a potential E1 from the ground level.

Wie in 4 gezeigt ist, wird bei dem Potential E0 des virtuellen Sternpunkts ein Einfluss einer Änderung von Eu erzeugt und kann somit die magnetisch gesättigte Urspannung der offenen Phase selbst dann beobachtet werden, wenn das Potential des virtuellen Sternpunkts beobachtet wird. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird ein Änderungsbetrag durch eine elektronische Schaltung verstärkt, so dass das Potential des virtuellen Sternpunkts durch Teilen des Potentials auf eine niedrige Spannung detektiert wird. Wie in 4(b) gezeigt ist, zeigt eine Ausgabe E1 einer Spannungsteilerschaltung eine ähnliche Änderung wie E0. Bei dieser Gelegenheit ist ein Durchschnittswert als Eb definiert. E1 wird zentriert zu Eb geändert, so dass die magnetisch gesättigte Urspannung hochempfindlich detektiert werden kann, wenn eine Differenz davon verstärkt wird.As in 4 is shown, an influence of a change of Eu is generated at the potential E0 of the virtual neutral point, and thus the magnetically saturated bias voltage of the open phase can be observed even when the potential of the virtual neutral point is observed. In accordance with the present embodiment, an amount of change is amplified by an electronic circuit so that the potential of the virtual star point is detected by dividing the potential to a low voltage. As in 4 (b) is shown, an output E1 of a voltage divider circuit exhibits a similar change as E0. On this occasion, an average value is defined as Eb. E1 is changed centered to Eb, so that the magnetically saturated bias voltage can be detected highly sensitively when a difference thereof is amplified.

Somit wird bei dem Referenzspannungsgenerator 6 ein Eb eingestellt, das einem Durchschnittswert von E1 entspricht, wobei das Eb durch den Verstärker 5 verstärkt wird und in den A/ D-Umsetzer des Controllers 1 eingegeben wird. Wenn ein Eingangsbereich des A/D-Umsetzers zu 0 bis 5 V gemacht wird, kann die magnetisch gesättigte Urspannung durch Einstellen eines Ausgangsreferenzpotentials des Verstärkers 5 auf 2,5 V hochempfindlich detektiert werden (4(c)). Wie in 4(c) gezeigt ist, wird ferner ein bei 2048 [Zahl] zentrierter digitaler Wert erhalten, wenn der A/D-Umsetzer des Controllers 1 durch 12 Bit konfiguriert ist. Thus, in the reference voltage generator 6 set an Eb that corresponds to an average of E1, with the Eb going through the amp 5 is amplified and into the A / D converter of the controller 1 is entered. When an input range of the A / D converter is made 0 to 5 V, the magnetically saturated bias voltage can be set by setting an output reference potential of the amplifier 5 be detected highly sensitive to 2.5 V ( 4 (c) ). As in 4 (c) Further, a digital value centered at 2048 [number] is obtained when the A / D converter of the controller 1 is configured by 12 bits.

Wenn die magnetisch gesättigte Urspannung des PM-Motors 4, die zu dem Objekt wird, sehr schwach ist, kann die magnetisch gesättigte Urspannung dadurch hochempfindlich detektiert werden, dass ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 5 erhöht wird. Auf jeden Fall wird bei Verwendung der Ansteuervorrichtung des Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ein Vorteil erzielt, dass selbst einem Motor mit irgendeiner magnetisch gesättigten Urspannungscharakteristik dadurch entsprochen werden kann, dass lediglich die Verstärkungseinstellung eines einfachen Verstärkers geändert wird.When the magnetically saturated original voltage of the PM motor 4 , which becomes the object is very weak, the magnetically saturated bias voltage can be detected by a high sensitivity, that is an amplification factor of the amplifier 5 is increased. In any case, using the driving device of the AC motor in accordance with the present embodiment, an advantage is obtained that even a motor having any magnetically saturated voltage characteristic can be satisfied by merely changing the gain setting of a simple amplifier.

(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment

Nachfolgend wird anhand von 5 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is based on 5 an explanation is given of a driving device of an AC motor in accordance with a second embodiment of the present invention.

Obwohl 5 durch eine Konfiguration konstruiert ist, die im Wesentlichen dieselbe wie die der Ansteuervorrichtung aus 1 ist, unterscheidet sich die Konfiguration von der aus 1 dadurch, dass in dem Innenabschnitt eines Controllers 1B der Verstärker 5B enthalten ist.Even though 5 is constructed by a configuration substantially the same as that of the driving device 1 is, the configuration differs from that 1 in that in the inner section of a controller 1B the amplifier 5B is included.

In den letzten Jahren erscheint auf dem Markt ein Mikroprozessor, der zum Steuern eines Motors verwendet wird und der einen Differentialanalogverstärker enthält. Der Controller 1B aus 5 enthält einen solchen Differentialverstärker 5B bei einem Innenabschnitt eines. Mikroprozessors. Auch in diesem Fall wird eine selbe Wirkung wie in der Ausführungsform aus 1 erzielt. Ferner kann ein Differentialverstärkungsfaktor durch eine Software des Mikroprozessors eingestellt werden, was einfacher und zweckmäßiger verschiedenen PM-Motoren entsprechen kann.In recent years, a microprocessor which is used to control a motor and which includes a differential analogue amplifier appears on the market. The controller 1B out 5 contains such a differential amplifier 5B at an interior section of a. Microprocessor. Also in this case, a same effect as in the embodiment becomes 1 achieved. Further, a differential amplification factor may be adjusted by software of the microprocessor, which may more easily and conveniently correspond to different PM motors.

(Dritte Ausführungsform)Third Embodiment

Nachfolgend wird anhand von 6 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is based on 6 an explanation is given of a driving device of an AC motor in accordance with a third embodiment of the present invention.

Obwohl 6 im Wesentlichen durch eine selbe Konfiguration wie die Ansteuervorrichtung aus 1 konstruiert ist, unterscheidet sich ein Referenzspannungsgenerator 6B von dem aus 1. Der Referenzspannungsgenerator 6B ist durch eine Gleichspannungsteilerschaltung 61 zum Teilen eines Spannungswerts einer Gleichspannung 31 eines Wechselrichters 3B konfiguriert. Die Gleichspannungsteilerschaltung 61 stellt ein Spannungsteilungsverhältnis zusammenfallend mit der Referenzspannung Eb in 1 ein.Even though 6 essentially by a same configuration as the drive device 1 is constructed, a reference voltage generator is different 6B from that 1 , The reference voltage generator 6B is through a DC voltage divider circuit 61 for dividing a voltage value of a DC voltage 31 an inverter 3B configured. The DC voltage divider circuit 61 Sets a voltage dividing ratio coincident with the reference voltage Eb 1 one.

Der Referenzspannungsgenerator 6 aus 1 gibt unabhängig von der Gleichspannung VDC die konstante Spannung Eb aus. Falls die Gleichspannung VDC geändert wird, besteht somit eine Möglichkeit, dass ein Mittelwert von E1 ebenfalls geändert wird und von dem Sollwert von Eb getrennt wird. Wenn bei dieser Gelegenheit eine Verstärkung des Verstärkers 5 groß ist, besteht eine Möglichkeit, dass ein Verschiebungswert (Versatzwert) davon verstärkt wird und von einem Eingangsbereich in den A/ D-Umsetzer abweicht, was ein Problem darstellt.The reference voltage generator 6 out 1 Irrespective of the DC voltage VDC, it outputs the constant voltage Eb. Thus, if the DC voltage VDC is changed, there is a possibility that an average value of E1 is also changed and separated from the target value of Eb. If on this occasion a gain of the amplifier 5 is large, there is a possibility that a shift value (offset value) thereof is amplified and deviates from an input range to the A / D converter, which is a problem.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird die geteilte Spannung Eb in Übereinstimmung damit ebenfalls geändert, falls die Gleichspannung VDC geändert wird. Das heißt, der Referenzwert Eb ist ebenfalls verriegelt, um sich gleichzeitig mit der Änderung von E1 zu andern, und der Versatzbetrag wird nicht erzeugt.In accordance with the present embodiment, the divided voltage Eb is also changed in accordance with this if the DC voltage VDC is changed. That is, the reference value Eb is also locked to change simultaneously with the change of E1, and the offset amount is not generated.

Im Ergebnis kann die magnetisch gesättigte Urspannung auch dann hochempfindlich detektiert werden, wenn die Verstärkung des Verstärkers 5 hoch eingestellt ist.As a result, the magnetically saturated bias voltage can be detected highly sensitively even if the gain of the amplifier 5 is set high.

Auf diese Weise kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform die Ansteuervorrichtung des Wechselstrommotors verwirklicht werden, die robust gegen die Gleichspannungsänderung ist.In this way, in accordance with the present embodiment, the driving device of the AC motor that is robust against the DC voltage change can be realized.

(Vierte Ausführungsform)Fourth Embodiment

Nachfolgend wird anhand von 7 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is based on 7 an explanation is given of a driving device of an AC motor in accordance with a fourth embodiment of the present invention.

Obwohl 7 im Wesentlichen durch eine selbe Konfiguration wie die Ansteuervorrichtung aus 6 konstruiert ist, unterscheiden sich ein Controller 1C und ein Referenzspannungsgenerator 6C von jenen aus 6. Der Controller 1C ist ein Prozessor, der einen D/A-Umsetzerausgang (Digital/Analog-Umsetzerausgang) enthält, wobei eine Ausgabe des Referenzspannungsgenerators 6C durch die Ausgabe korrigiert wird. Der Referenzspannungsgenerator 6C bildet die Referenzspannung durch Addieren eines D/A-Ausgabewerts des Controllers 1C zu einem detektierten Wert zu einer durch eine Spannungsteilerschaltung 61 geteilten Gleichspannung durch einen Addierer 62.Even though 7 essentially by a same configuration as the drive device 6 is constructed, a controller differ 1C and a reference voltage generator 6C from those 6 , The controller 1C is a processor containing a D / A converter output (digital to analogue converter output), where an output of the reference voltage generator 6C corrected by the output. The reference voltage generator 6C Forms the reference voltage by adding a D / A output value of the controller 1C to a detected value to one by a voltage divider circuit 61 divided DC voltage by an adder 62 ,

Obwohl die oben beschriebene dritte Ausführungsform (6) die Ausführungsform ist, die der Änderung der Gleichspannung VDC entsprechen kann, gibt es z. B. Bedenken der Erzeugung eines Detektionsfehlers durch einen Einfluss eines Teilerwiderstands 62, einer Temperaturdrift des Verstärkers 5 oder dergleichen. Ferner gibt es Bedenken, dass ein Durchschnittswert von E0 nicht notwendig mit Eb zusammenfällt, um durch einen Einfluss einer Streuung eines Teils der Schaltung des virtuellen Sternpunkts oder dergleichen einen Versatz zu erzeugen.Although the third embodiment described above ( 6 ) is the embodiment that can correspond to the change in the DC voltage VDC, there are, for. B. Considering the generation of a detection error due to an influence of a divider resistor 62 , a temperature drift of the amplifier 5 or similar. Further, there is a concern that an average value of E0 does not necessarily coincide with Eb in order to generate an offset by an influence of scattering of a part of the circuit of the virtual star point or the like.

Im Gegensatz dazu wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ein in den Controller 1C eingegebener Spannungswert beobachtet und eine Ausgabe des D/A-Umsetzers in der Weise einstellt, dass ein Mittelwert des Spannungswerts zu einem Mittelwert eines AD-Eingabebereichs wird. Im Ergebnis wird die Referenzspannung Eb eingestellt und kann eine Verschiebung des Durchschnittswerts durch die Drift korrigiert werden.In contrast, in accordance with the present embodiment, one enters the controller 1C and sets an output of the D / A converter in such a manner that an average value of the voltage value becomes an average value of an AD input range. As a result, the reference voltage Eb is set and a shift of the average value by the drift can be corrected.

Übrigens wird beim Korrigieren durch den D/A-Umsetzer durch Korrigieren der Seite des berechneten Werts E1 des Potentials des virtuellen Sternpunkts kein Problem gestellt. Außerdem kann nicht die Korrektur durch ”Addition” wie in der Ausführungsform, sondern ein Spannungsteilungsverhältnis korrigiert werden. Außerdem kann ein Korrekturverfahren betreffend ein Widerstandswert durch einen Analogschalter oder dergleichen umgeschaltet werden, ohne den D/A-Umsetzer zu verwenden.Incidentally, when correcting by the D / A converter, by correcting the calculated value E1 side of the potential of the virtual star point, no problem is posed. In addition, the correction can not be corrected by "addition" as in the embodiment, but a voltage dividing ratio. In addition, a correction method relating to a resistance value may be switched by an analog switch or the like without using the D / A converter.

Auf diese Weise kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ein Detektionsfehler (ein Versatzbetrag) durch die Temperaturdrift oder durch eine individuelle Streuung eingestellt werden und kann die Ansteuervorrichtung mit höherer praktischer Anwendbarkeit verwirklicht werden.In this way, in accordance with the present embodiment, a detection error (an amount of offset) can be adjusted by the temperature drift or by an individual dispersion, and the driving apparatus can be realized with higher practicality.

(Fünfte Ausführungsform)Fifth Embodiment

Nachfolgend wird anhand von 8 und 9 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is based on 8th and 9 an explanation is given of a driving device of an AC motor in accordance with a fifth embodiment of the present invention.

Obwohl 8 im Wesentlichen durch eine selbe Konfiguration wie die Ansteuervorrichtung aus 7 konstruiert ist, unterscheiden sich ein Controller 1D und ein Verstärker 5D von jenen aus 7. Der Controller 1D gibt ein Verstärkungssteuersignal Gset an den Verstärker 5D aus und der Verstärker 5D stellt einen Verstärkungsfaktor auf der Grundlage des Verstärkungssteuersignals Gset ein.Even though 8th essentially by a same configuration as the drive device 7 is constructed, a controller differ 1D and an amplifier 5D from those 7 , The controller 1D Gets a gain control signal Gset to the amplifier 5D off and the amplifier 5D sets a gain based on the gain control signal Gset.

Der Verstärker 5D ist durch eine in 8 gezeigte elektronische Schaltung konfiguriert. In 8 ist ein Differentialverstärker durch Operationsverstärker 50a und 50b konfiguriert und ist ein Verstärkungsfaktor davon durch Widerstände 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b und 54 bestimmt. Außerdem ist der Widerstand 54 so hergestellt, dass er vier Widerstände R11 bis R14 durch einen Schalter umschalten kann. Der Schalter ist der Analogschalter und wird durch das Verstärkungssteuersignal Gset von dem Controller 1D umgeschaltet. Um einen von vier Widerstanden auszuwählen, kann der Schalter durch ein Signal mit 2 Bit umgeschaltet werden. Eine Schaltungsverstärkung davon ist durch eine in 9 gezeigte mathematische Gleichung dargestellt, wobei die Verstärkung erhöht wird, wenn der Widerstand 54 (R1) verringert wird, und die Verstärkung verringert wird, wenn der Widerstand 54 erhöht wird.The amplifier 5D is through an in 8th shown electronic circuit configured. In 8th is a differential amplifier through operational amplifier 50a and 50b is configured and is a gain factor of it by resistors 51a . 51b . 52a . 52b . 53a . 53b and 54 certainly. Besides, the resistance is 54 made so that it can switch four resistors R11 to R14 by a switch. The switch is the analog switch and is driven by the gain control signal Gset from the controller 1D switched. To select one of four resistors, the switch can be switched by a 2-bit signal. A circuit gain thereof is indicated by an in 9 shown mathematical equation, wherein the gain is increased when the resistance 54 (R1) is reduced, and the gain is reduced when the resistance 54 is increased.

Somit ist die Verstärkung des Verstärkers 5D in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform so gebildet, dass sie durch das Verstärkungssteuersignal Gset in Übereinstimmung mit der Charakteristik der magnetisch gesättigten Urspannung des PM-Motors 4, der zu dem Ziel wird, geändert werden kann, wobei die Ansteuervorrichtung des Wechselstrommotors mit einer höheren praktischen Anwendbarkeit verwirklicht werden kann.Thus, the gain of the amplifier 5D in accordance with the present embodiment, formed by the gain control signal Gset in accordance with the characteristic of the magnetically saturated bias voltage of the PM motor 4 which becomes the target can be changed, and the driving device of the AC motor can be realized with higher practicality.

(Sechste Ausführungsform)Sixth Embodiment

Nachfolgend wird anhand von 10 und 11 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. In der in 7 gezeigten vierten Ausführungsform ist gezeigt, dass die Referenzspannung Eb eingestellt werden kann. Die Referenzspannung Eb kann beim Ansteuern des PM-Motors 4 eingestellt werden, bevor der PM-Motor 4 angesteuert wird. Durch die vorliegende Ausführungsform wird ein spezifischer Algorithmus zum automatischen Ausführen der Einstelloperation erläutert.The following is based on 10 and 11 an explanation will be given of a driving device of an AC motor in accordance with a sixth embodiment of the present invention. In the in 7 shown fourth embodiment, it is shown that the reference voltage Eb can be adjusted. The reference voltage Eb can be used when driving the PM motor 4 be set before the PM motor 4 is controlled. The present embodiment explains a specific algorithm for automatically performing the setting operation.

10 ist ein Ablaufplan, der eine Prozedur einer automatischen Einstellung der Referenzspannung Eb zeigt. In 10 beschreibt ein Ablauf von S01 bis S03 eine Operation einer automatischen Einstellroutine. Wenn die Einstelloperation begonnen wird, wird durch die folgende Prozedur eine Versatzeinstellung ausgeführt.

(1) S01: Aus drei Phasen werden zwei Phasen ausgewählt und der Rotor wird durch Leiten von Elektrizität zu den zwei Phasen bewegt. Zum Beispiel wird Elektrizität von der V-Phase zu der W-Phase geleitet.
(2) S02: Der Rotor wird dadurch, dass er durch eine durch das Leiten von Elektrizität erzeugte elektromagnetische Kraft gezogen wird, gedreht. Die Operation wird für eine vorgeschriebene Zeitdauer gewartet, bis die Drehung durch Leiten von Elektrizität angehalten wird. Im Fall des Leitens von Elektrizität von der V-Phase zu der W-Phase wird der Rotor an einer wie in 11 gezeigten Position (im Fall der Bestimmung einer Referenz durch eine U-Phasen-Statorposition einer Position mit einem Phasenwinkel θd = 90 [Grad]) festgesetzt.
(2) S03: Gemäß dem Zustand kann eine Öffnungsphasen-Urspannung (magnetisch gesättigte Urspannung) beobachtet werden und kann der Wert des D/A-Umsetzers des Controllers 1C so eingestellt werden, dass der Wert mit einem Mittelwert (VADmax/2) des A/D-Umsetzers zusammenfällt. Dadurch ist die Einstellung der Referenzspannung Eb abgeschlossen.

10 FIG. 13 is a flowchart showing a procedure of automatically setting the reference voltage Eb. In 10 For example, an operation of S01 to S03 describes an operation of an automatic setting routine. When the setting operation is started, the following procedure executes a skew adjustment.

(1) S01: Two phases are selected from three phases, and the rotor is moved by passing electricity to the two phases. For example, electricity is conducted from the V phase to the W phase.
(2) S02: The rotor is rotated by being pulled by an electromagnetic force generated by the conduction of electricity. The operation is waited for a prescribed period of time until the rotation is stopped by passing electricity. In the case of conducting electricity from the V-phase to the W-phase, the rotor is operated at an as in 11 is fixed (in the case of determining a reference by a U-phase stator position of a position having a phase angle θd = 90 [deg]).
(2) S03: According to the state, an opening phase bias voltage (magnetically saturated bias voltage) can be observed and the value of the D / A converter of the controller 1C be set so that the value coincides with an average value (VADmax / 2) of the A / D converter. As a result, the adjustment of the reference voltage Eb is completed.

Wenn Elektrizität von der V-Phase zu der W-Phase geleitet wird, wird der Rotor bewegt und bei einer Position von 90 Grad in elektrischen Grad festgesetzt. Bei dieser Gelegenheit wird die magnetisch gesättigte Urspannung im Prinzip zu ”null” (die Urspannung des positiven Impulses wird bei d = 90 [Grad] in 20 zu null). Somit wird der Durchschnittswert eingestellt, wenn der Wert von Eb gemäß dem Zustand eingestellt wird.When electricity is conducted from the V phase to the W phase, the rotor is moved and set at a position of 90 degrees in electrical degrees. On this occasion, the magnetically saturated initial stress in principle becomes "zero" (the initial stress of the positive momentum becomes d = 90 [degrees] in 20 to zero). Thus, the average value is set when the value of Eb is set according to the state.

Die automatische Einstellung von Eb (Einstellung des Versatzbetrags) kann durch die Prozedur (10) ausgeführt werden. Der vorliegende Algorithmus kann vor dem tatsächlichen Betrieb des PM-Motors 4 ausgeführt werden oder kann in Intervallen des Betriebs ausgeführt werden.The automatic setting of Eb (adjustment of offset amount) can be done by the procedure ( 10 ). The present algorithm may be prior to the actual operation of the PM motor 4 be executed or may be performed at intervals of operation.

Wie oben beschrieben wurde, kann der PM-Motor in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch automatisches Einstellen der Referenzspannung noch einfacher und sicherer angesteuert werden.As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, by automatically setting the reference voltage, the PM motor can be even more easily and safely driven.

(Siebente Ausführungsform)(Seventh Embodiment)

Nachfolgend wird anhand von 12 und 13 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. In der in 8 gezeigten fünften Ausführungsform ist gezeigt, dass die Verstärkung des Verstärkers für 5D eingestellt werden kann. Beim Einstellen des Anwendungsfaktors kann die Einstellung vor dem Ansteuern, wenn der PM-Motor 4 angesteuert wird, ausgeführt werden. Es wird eine Erläuterung eines spezifischen Algorithmus zum automatischen Ausführen einer Einstelloperation in der vorliegenden Ausführungsform gegeben.The following is based on 12 and 13 an explanation is given of a driving device of an AC motor in accordance with a seventh embodiment of the present invention. In the in 8th shown fifth embodiment, that the gain of the amplifier for 5D can be adjusted. When setting the application factor, the setting before driving when the PM motor 4 is driven to be executed. An explanation will be given of a specific algorithm for automatically performing a setting operation in the present embodiment.

12 ist ein Ablaufplan, der eine Prozedur einer automatischen Einstellung des Verstärkungsfaktors zeigt. In 12 bedeutet ein Ablauf von T01 bis T06 eine Operation einer automatischen Einstellroutine des Verstärkungsfaktors. Wenn die Einstelloperation begonnen wird, wird die Einstellung durch die folgende Prozedur ausgeführt.

(1) T01: Der Verstärkungsfaktor des vorgeschlagenen Differentialverstärkers 5D wird einmal auf einen Minimalwert eingestellt.
(2) T02: Elektrizität wird zu zwei Phasen geleitet und der Rotor wird bewegt. Zum Beispiel wird der Rotor dadurch bewegt, dass durch Leiten von Elektrizität von der U-Phase zu der W-Phase ein Strom fließen gelassen wird.
(3) T03: Es wird eine vorgeschriebene Zeitdauer bis zum Anhalten der Drehung gewartet. Im Fall des Leitens von Elektrizität von der U-Phase zu der W-Phase wird der Rotor wie in 13 gezeigt bei einer Position. (θd = 30 [Grad]) festgesetzt.
(4) T04: In dem Zustand wird die leitende Phase umgeschaltet (wird die U-Phase → W-Phase-Leitung zu der V-Phase → W-Phase-Leitung umgeschaltet), wobei die Urspannung der Öffnungsphase (in diesem Fall wird die U-Phase zu der Öffnungsphase) sofort nach dem Umschalten gespeichert wird. Wenn Elektrizität in der Weise geleitet wird, dass in dem Zustand V-Phase → W-Phase ist, wird der Rotor durch den Prozess von T03 an einer Position θd = 30 [Grad] angeordnet, wobei ein Wert der Spannung der Öffnungsphase bei θd = 30 [Grad] der Urspannung des positiven Impulses aus 20 beobachtet wird. Der Wert ist ein Wert, wenn die leitende Phase umgeschaltet wird, wobei der Wert somit zu einer Spannung an sich wird, die zum Umschalten der leitenden Phase notwendig ist. Somit kann bestimmt werden, ob die Verstärkung des Verstärkers 5D von groß oder klein zum Detektieren der Spannung passend ist.
(5) T05: Es wird bestimmt, ob eine Detektionsempfindlichkeit ausreicht. Wenn die Empfindlichkeit ausreicht, wird ein Verstärkungssollwert OK gebildet, und wenn die Empfindlichkeit unzureichend angenommen wird, wird die Verstärkung des Verstärkers 5D eingestellt und von T02 über das Verstärkungssteuersignal Gset von dem Controller 1D erneut eingestellt.

12 Fig. 10 is a flowchart showing a procedure of automatically setting the gain. In 12 an operation from T01 to T06 means an operation of an automatic setting routine of the amplification factor. When the setting operation is started, the setting is performed by the following procedure.

(1) T01: The gain of the proposed differential amplifier 5D is once set to a minimum value.
(2) T02: electricity is conducted to two phases and the rotor is moved. For example, the rotor is moved by flowing a current by passing electricity from the U phase to the W phase.
(3) T03: It waits a prescribed time until the rotation stops. In the case of conducting electricity from the U phase to the W phase, the rotor becomes as in FIG 13 shown at one position. (θd = 30 [degrees]).
(4) T04: In the state, the conducting phase is switched (the U-phase → W-phase line is switched to the V-phase → W-phase line), the bias voltage of the opening phase (in this case, the U phase to the opening phase) is stored immediately after switching. When electricity is conducted in the state that V-phase → W-phase, the rotor is arranged by the process of T03 at a position θd = 30 [degrees], wherein a value of the voltage of the opening phase at θd = 30 [degrees] of the original voltage of the positive pulse 20 is observed. The value is a value when the conducting phase is switched, thus making the value a voltage necessary for switching the conducting phase. Thus it can be determined if the gain of the amplifier 5D of large or small to detect the voltage is appropriate.
(5) T05: It is determined whether a detection sensitivity is sufficient. If the sensitivity is sufficient, a gain setpoint OK is formed, and if the sensitivity is insufficiently assumed, the gain of the amplifier becomes 5D and from T02 via the gain control signal Gset from the controller 1D set again.

Die Verstärkung des Verstärkers 5D kann durch die Prozedur (12) automatisch eingestellt werden. Der vorliegende Algorithmus kann vor dem tatsächlichen Betrieb des PM-Motors 4 ausgeführt werden oder kann beim Ansteuern in Intervallen ausgeführt werden.The gain of the amplifier 5D can through the procedure ( 12 ) are set automatically. The present algorithm may be prior to the actual operation of the PM motor 4 can be executed or can be executed when driving at intervals.

Wie oben beschrieben wurde, wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 5D in Übereinstimmung mit der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung automatisch eingestellt und kann der PM-Motor noch einfacher und sicherer angesteuert werden. As described above, the gain of the amplifier becomes 5D is adjusted automatically in accordance with the seventh embodiment of the present invention, and the PM motor can be controlled even easier and safer.

(Achte Ausführungsform)(Eighth Embodiment)

Nachfolgend wird anhand von 14 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer achten Ausführungsform gegeben.The following is based on 14 an explanation will be given of a drive device of an AC motor in accordance with an eighth embodiment.

Obwohl 14 im Wesentlichen durch eine selbe Konfiguration wie die Ansteuervorrichtung aus 1 konstruiert ist, unterscheidet sich ein Verstärker 5E von dem aus 1. Der Verstärker 5E ist ein Verstärker mit einer Struktur, in der ein Eingangsabschnitt und ein Ausgangsabschnitt davon elektrisch isoliert sind. In Abhängigkeit von einem System besteht die Möglichkeit, dass der Controller 1 durch einen Nutzer direkt berührt wird, wobei er vorzugsweise davon elektrisch isoliert ist, falls eine Betriebsspannung des Wechselrichters 3 zu einer Hochspannung wird, die 100 V übersteigt. Obwohl ein Gate-Signal des Wechselrichters 3 durch einen Optokoppler isoliert werden kann, ist es notwendig, für das Potential des virtuellen Sternpunkts einen isolierten Verstärker zu verwenden. Allerdings kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Urspannung der offenen Phase detektiert werden, wenn das Potential des virtuellen Sternpunkts detektiert wird, so dass durch ein einzelnes Stück des isolierten Verstärkers ein Betrag von drei Phasen von Urspannungsinformationen erhalten wird. Somit wird ein Vorteil erzielt, dass ein teurer isolierter Verstärker minimiert werden kann.Even though 14 essentially by a same configuration as the drive device 1 is constructed, an amplifier is different 5E from that 1 , The amplifier 5E is an amplifier having a structure in which an input portion and an output portion thereof are electrically insulated. Depending on a system, there is a possibility that the controller 1 is directly touched by a user, preferably being electrically isolated therefrom if an operating voltage of the inverter 3 to a high voltage exceeding 100V. Although a gate signal of the inverter 3 can be isolated by an optocoupler, it is necessary to use an isolated amplifier for the potential of the virtual star point. However, in accordance with the present invention, the bias voltage of the open phase can be detected when the potential of the virtual star point is detected, so that an absolute value of three phases of original voltage information is obtained by a single piece of the isolated amplifier. Thus, an advantage is achieved that a more expensive isolated amplifier can be minimized.

(Neunte Ausführungsform)Ninth Embodiment

Nachfolgend wird anhand von 15 eine Erläuterung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is based on 15 an explanation will be given of a driving device of an AC motor in accordance with a ninth embodiment of the present invention.

Obwohl 15 im Wesentlichen eine selbe Konfiguration wie die dritte Ausführungsform aus 6 zeigt, unterscheidet sich die Konfiguration davon dadurch, dass eine Wicklungs-Sternpunktpotential-Detektionsschaltung 7 und ein Wechselschalter 8 neu hinzugefügt sind.Even though 15 substantially the same configuration as the third embodiment 6 shows, the configuration thereof differs in that a winding neutral point potential detection circuit 7 and a changeover switch 8th newly added.

Wie oben erläutert wurde, kann die Detektion der Urspannung der offenen Phase im Fall der Ansteuerung des PM-Motors 4 eines Ansteuerobjekts dadurch, dass Elektrizität über 120 Grad geleitet wird, verwirklicht werden, dass das Potential des virtuellen Sternpunkts detektiert wird. Allerdings kann durch Detektion eines Potentials davon eine Rotorposition detektiert werden, falls ein Statorwicklungssternpunkt des PM-Motors 4 herausgeführt ist. Somit wird das Wicklungssternpunktpotential verwendet, wenn zuvor die Wicklungs-Sternpunktpotential-Detektionsschaltung 7 vorgesehen ist und das Potential des Wicklungssternpunkts des Objektmotors detektiert werden kann (d. h., wenn das Wicklungssternpunktpotential herausgeführt ist), und wird anderenfalls das Potential des virtuellen Sternpunkts verwendet. Bei Verwendung eines von beiden werden diese durch den Schalter 8 umgeschaltet. Wenn in 15 der Schalter 8 auf die [0]-Seite umgeschaltet ist, wird ähnlich den oben erläuterten Ausführungsformen die sensorlose Ansteuerung unter Verwendung des Potentials des virtuellen Sternpunkts ausgeführt, und wenn der Schalter auf die [1]-Seite umgeschaltet ist, kann die positionssensorlose Ansteuerung unter Verwendung des Statorwicklungs-Sternpunktpotentials des PM-Motors ausgeführt werden.As explained above, the detection of the open circuit voltage in the case of driving the PM motor 4 of a driving object by conducting electricity of 120 degrees, it can be realized that the potential of the virtual star point is detected. However, by detecting a potential thereof, a rotor position can be detected if a stator winding starting point of the PM motor 4 led out. Thus, the winding neutral point potential is used when the winding neutral point potential detection circuit is previously used 7 is provided and the potential of the winding neutral point of the object motor can be detected (ie, when the winding star point potential is led out), and otherwise the potential of the virtual star point is used. When using either one of these will be through the switch 8th switched. When in 15 the desk 8th is switched to the [0] side, similar to the embodiments discussed above, the sensorless driving is performed using the potential of the virtual star point, and when the switch is switched to the [1] side, the position sensorless driving using the stator winding Start point potential of the PM motor are executed.

Somit kann in Übereinstimmung mit der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein passendes sensorloses Ansteuersystem in Übereinstimmung mit einer Wicklungsstruktur eines Motors ausgewählt werden und ein Ansteuerverfahren mit höherer Leistung verwirklicht werden.Thus, in accordance with the ninth embodiment of the present invention, a proper sensorless driving system can be selected in accordance with a winding structure of a motor, and a higher power driving method can be realized.

(Zehnte Ausführungsform)Tenth Embodiment

Nachfolgend wird eine Erläuterung einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is an explanation of a tenth embodiment of the present invention.

16 ist eine Einheitsansicht einer Ansteuervorrichtung 41 eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform. In 16 ist eine Steuervorrichtung in einen Innenabschnitt eines PM-Motors als ein System gepackt. Dadurch, dass alles auf diese Weise integriert ist, kann auf eine Verdrahtung zwischen einem Motor und einem Wechselrichter verzichtet werden. Wie in 16 gezeigt ist, sind Verdrahtungen eines integrierten Ansteuersystems nur durch eine Leistungsquellenleitung zu dem Wechselrichter 3 und durch eine Kommunikationsleitung zum Anweisen einer Drehzahl oder zum Rückgewinnen eines Betriebszustands konfiguriert. 16 is a unitary view of a drive device 41 an AC motor in accordance with the present embodiment. In 16 For example, a control device is packed in an inside portion of a PM engine as a system. The fact that everything is integrated in this way, can be dispensed with a wiring between a motor and an inverter. As in 16 2, wirings of an integrated driving system are only through a power source line to the inverter 3 and configured by a communication line for instructing a rotational speed or recovering an operating state.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann eine sensorlose Ansteuerung ohne einen Positionssensor eines Rotors verwirklicht werden und kann das integrierte System somit äußerst kompakt integriert werden und kann eine Verkleinerung verwirklicht werden.In accordance with the present invention, sensorless driving without a position sensor of a rotor can be realized, and thus the integrated system can be integrated extremely compactly and downsizing can be realized.

(Elfte Ausführungsform)Eleventh Embodiment

Nachfolgend wird eine Erläuterung einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.The following is an explanation of an eleventh embodiment of the present invention.

17 ist eine Einheitsansicht eines Klimaanlagen-Außenabschnitts 50 unter Verwendung einer Ansteuervorrichtung eines Wechselstrommotors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform. In 17 enthält ein Kompressor 51 der Klimaanlage den PM-Motor 4, der das Ansteuerobjekt ist, und sind der Controller 1, die Schaltung 2 des virtuellen Sternpunkts, der Wechselrichter 3, der Verstärker 5 und der Referenzspannungsgenerator 6 in einen oberen Abschnitt des Außenabschnitts eingebaut. Um einen Energiesparbetrieb zu verwirklichen, muss die Klimaanlage mit einer so niedrigen Drehzahl wie möglich angesteuert werden, und zu diesem Zweck ist die sensorlose Langsamlaufansteuerung der vorliegenden Erfindung wichtig. Ferner ist der Ansteuer-PM-Motor an sich mit einer Priorität auf Effizienz ausgelegt, so dass nicht notwendig eine ausreichende Charakteristik der magnetisch gesättigten Urspannung erzielt wird und die Urspannung verstärkt werden muss. Somit kann die sensorlose Ansteuerung von einer niedrigen Drehzahl auf den Motor angewendet werden, der mit einer Priorität der Effizienz konstruiert ist, und wird in dem System ein Vorteil erzielt, wenn die Ansteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet ist. 17 is a unitary view of an air conditioning exterior section 50 using a drive device of an AC motor in accordance with the present embodiment. In 17 contains a compressor 51 the air conditioner the PM engine 4 , which is the driving object, and are the controller 1 , the circuit 2 the virtual star point, the inverter 3 , the amplifier 5 and the reference voltage generator 6 installed in an upper portion of the outer portion. In order to realize a power saving operation, the air conditioner must be driven at as low a speed as possible, and for this purpose, the sensorless slow speed drive of the present invention is important. Furthermore, the drive PM motor per se is designed with a priority to efficiency, so that it is not necessary to obtain a sufficient characteristic of the magnetically saturated primary voltage and to strengthen the primary voltage. Thus, the sensorless drive can be applied to the motor from a low speed designed with a priority of efficiency, and an advantage is obtained in the system when the drive device of the present invention is applied.

Die sensorlose Ansteuerung kann ähnlich nicht nur zur Ansteuerung eines Kompressors einer Klimaanlage, sondern auch eines Lüfters, einer Pumpe (Wasserpumpe, Ölpumpe) oder dergleichen angewendet werden.The sensorless drive can be similarly applied not only to drive a compressor of an air conditioner but also a fan, a pump (water pump, oil pump) or the like.

Obwohl wie oben beschrieben eine spezifische Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern kann sie innerhalb eines Bereichs, der nicht von dem Hauptpunkt abweicht, natürlich auf verschiedene Weise geändert werden.Although a specific explanation has been given of the embodiments of the present invention as described above, the present invention is not limited to the embodiments but, of course, may be variously changed within a range that does not deviate from the main point.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Wie bereits beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung eine Technologie zum Konstruieren einer Motorantriebsvorrichtung mit einer Voraussetzung, dass diese positionssensorlos ist. Als ein Anwendungsbereich des Motors kann der Motor nicht nur zum Steuern einer Drehzahl eines Lüfters, einer Pumpe (Hydraulikpumpe, Wasserpumpe), eines Kompressors, eines Spindelmotors, eines Heiz-Kühl-Kombinationsgeräts, eines Plattentreibers oder dergleichen, sondern auch zum Positionieren in einer Werkzeugmaschine oder in einer Industriemaschine verwendet werden.As has already been described, the present invention is a technology for designing a motor driving apparatus with a condition that it is position sensorless. As an application range of the engine, the motor may be not only for controlling a rotational speed of a fan, a pump (hydraulic pump, water pump), a compressor, a spindle motor, a heating-cooling combination apparatus, a plate driver or the like, but also for positioning in a machine tool or used in an industrial machine.

Liste von BezugszeichenList of reference numbers

1 controller, 2 Circuit for detecting the neutral point potential, 3 Inverters, 4 Permanent magnet synchronous motor, 5 Amplifier, 6 Reference voltage generator, 31 DC power source, 32 Inverter main circuit 33 Gate driver.

Claims

Drive system of an AC motor, wherein the drive system comprises: an AC motor; an inverter for driving the AC motor; a detection means of a potential of the virtual neutral point for the AC motor; a controller for controlling the AC motor; a reference potential generating means for generating a reference voltage for the potential of the virtual star point; and amplifying means for amplifying a difference between the potential of the virtual neutral point and the reference potential; wherein the controller reads an output of the amplifying means and controls a conducting phase of the AC motor based on an output value of the amplifying means.

Drive system of an AC motor, wherein the drive system comprises: an AC motor; an inverter for driving the AC motor; a detection means of a potential of the virtual neutral point for the AC motor; a microprocessor for controlling the AC motor and the one differential analogue amplifier; and a reference potential generating means for generating a reference potential for the potential of the virtual star point; wherein the microprocessor differentially amplifies the potential of the virtual neutral point and the reference potential through the analog amplifier, and controls a conducting phase of the AC motor based on a result of the amplification.

The drive system of an AC motor according to claim 1 or 2, wherein the reference potential is a potential based on a detected value of a DC voltage of the inverter.

The drive system of an AC motor according to claim 1 or 2, wherein the detection means and / or the reference potential generating means comprises: an adjusting means for setting an offset amount of the detection means or the reference potential generating means on the basis of a signal from the controller.

An AC motor driving system according to claim 1, wherein said amplifying means adjusts a gain of said amplifying means on the basis of a signal from said controller.

The drive system of an AC motor according to claim 1 or 2, wherein the drive system further comprises: means for automatically adjusting an offset amount of the detection means and / or the reference potential generation means by passing electricity to the AC motor by the controller.

The drive system of an AC motor according to claim 1, further comprising: means for automatically adjusting a gain of the amplifying means by passing electricity to the AC motor through the controller.

An AC motor drive system according to claim 1, wherein a circuit configuration for isolating an electrical coupling is constructed in an input or an output of the amplifier.

The drive system of an AC motor according to claim 1 or 2, wherein as the reference potential either a detected value of a DC voltage of the inverter or a potential based on a connection star point of a stator winding of the AC motor can be selected.

An AC motor driving system according to claim 1 or 2, wherein the AC motor, the inverter and the controller are integrated, and wherein a configuration for extracting a power source line of the inverter and the controller and a signal line to the controller is outwardly constructed.

A power system including the drive system of the AC motor according to claim 1 or 2, wherein a compressor, a pump or a fan is driven as a load of the three-phase AC motor.