JP2000217385A - ブラシレスdcモ―タ制御方法およびその装置 - Google Patents
ブラシレスdcモ―タ制御方法およびその装置Info
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Abstract
いることなく、安価な構成でブラシレスDCモータを高
効率に運転する。 【解決手段】 ブラシレスDCモータ2の速度を検出す
る速度検出部3と、ブラシレスDCモータ2の効率を検
出する効率検出部4と、検出された速度を入力として位
相基準点を仮決定する位相基準点仮決定部5と、速度指
令と検出された速度とを入力として速度偏差に対応する
速度制御信号を生成する速度制御部6と、効率指令と検
出された効率とを入力として位相補正量を生成する位相
補正部7と、仮決定された位相基準点、速度制御信号、
および位相補正量を入力として波形制御信号を生成し、
インバータ1に供給するインバータ波形制御部8とを有
している。
Description
ータ制御方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえ
ば、インバータを制御してブラシレスDCモータに所定
の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレスD
Cモータを制御するための方法およびその装置に関す
る。
運転する方法として、モータ電流の瞬時値を検出し、ト
ルク/電流比が大きくなるよう電流制御を行う方法が採
用される。
なる、いわゆる埋込磁石構造のブラシレスDCモータに
おいては、磁石トルク(q軸電流に比例するトルク)と
リラクタンストルク(d軸電流とq軸電流との積に比例
するトルク)との和が発生トルクとなり、運転状態(ト
ルクおよび速度)に応じてd軸電流を適切に制御して損
失を最小にすることで高効率運転を実現することができ
る。また、このような制御を実現するために、高精度高
分解能な位置検出器(エンコーダ)と、電流制御を行う
ための、モータ電流の瞬時値を検出する電流検出器とを
用い、両検出値に基づいて逐次演算を行い、インバータ
を制御する構成を採用している。
る、いわゆる表面磁石構造のブラシレスDCモータにお
いては、トルクに関与しないd軸電流が0となるように
制御することで最大効率運転を実現することができる。
ステムも、主として工作機械やロボットなどの高速なト
ルク応答が必要な分野に使用されており、これらの場合
には、高精度高分解能な位置検出器、瞬時電流検出器な
どを設けることができるので、特に問題は生じない。
冷蔵庫、掃除機など)においては、コストに対する要求
が厳しいため、安価な構成を採用することが強く望まれ
ているが、上記の構成のブラシレスDCモータ制御シス
テムにおいては、高精度高分解能な位置検出器、瞬時電
流検出器、十分な制御演算能力を有する高性能なマイコ
ンが必要であり、到底安価に構成することができないの
であるから、家電製品の駆動源としてブラシレスDCモ
ータを採用する場合に、上記の構成のブラシレスDCモ
ータ制御システムを採用することができない。
モータは高温(例えば、150℃)、高圧(例えば、5
0MPa)の環境下におかれるため、ロータリーエンコ
ーダなどの高精度高分解能なセンサを使用することがで
きないだけでなく、ホール素子を用いた位置検出センサ
などの低精度低分解能なセンサの採用も困難であり、組
立精度まで考慮すれば、ブラシレスDCモータの回転子
の絶対位置を正確に把握することは殆ど不可能になって
しまう。
モータの固定子巻線における誘起電圧を検出し、検出さ
れた誘起電圧から位置検出信号を生成し、回転子の磁極
位置(位相)を決定するシステムが採用されている。
ーダ、ホール素子などを用いることなく回転子の磁極位
置を検出でき、しかも全体として安価に構成することが
できるので、家電製品に採用することができる。
装置の構成の一例を示すブロック図である。
ンバータ11からの出力波形をブラシレスDCモータ1
2に供給してブラシレスDCモータ12を駆動するに当
たって、位置検出部13によって回転子の磁極位置を検
出するとともに、効率検出部14によってブラシレスD
Cモータの効率を検出する。そして、位置検出部13に
より検出される磁極位置検出信号を入力として、例え
ば、磁極位置検出信号どうしの時間間隔に基づいて、速
度検出部15によって速度を検出する。また、速度指令
と検出された速度とを入力として速度制御部16によっ
て速度偏差に対応する速度制御信号を生成するととも
に、効率指令と検出された効率とを入力として位相補正
部17によって効率偏差に対応する位相補正信号(位相
補正量を示す信号)を生成し、磁極位置検出信号を波形
切り替えタイミングとし、かつ速度制御信号および位相
補正信号を入力として、インバータ波形制御部18によ
って波形制御信号を生成してインバータ11に供給して
いる。
を採用した場合には、図14中(A)に示すように、回
転子の磁極位置が変化し、図14中(B)に示すよう
に、電気角60°ごとにレベルが反転する磁極位置検出
信号が生成される。そして、図14中(C)に示すよう
に、基準位相が磁極位置検出信号の立ち上がり、立ち下
がりごとに変化し、図14中(D)に示すように、効率
指令どおりにブラシレスDCモータの運転を行うことが
できる位相補正量が得られるので、図14中(E)に示
すように、インバータからの出力波形位相が設定され
る。
の固定子巻線における誘起電圧を検出し、検出された誘
起電圧から位置検出信号を生成し、回転子の磁極位置
(位相)を決定するシステムを採用した場合には、得ら
れる位置検出信号が、信号を生成/処理するハードウェ
アの特性や誘起電圧の特性の影響を受けるため、回転子
の磁極位置を正確に決定することができない。すなわ
ち、回転子の絶対位置に対して定常偏差を持つだけでな
く、ブラシレスDCモータの運転条件(回転数、負荷ト
ルクなど)に起因して、回転子の絶対位置に対して位相
のずれが生じる。
に運転することができなくなってしまう。
たものであり、ロータリーエンコーダ、ホール素子など
を用いることなく、安価な構成でブラシレスDCモータ
を高効率に運転することができるブラシレスDCモータ
制御方法およびその装置を提供することを目的としてい
る。
Cモータ制御方法は、インバータを制御してブラシレス
DCモータに所定の電圧もしくは電流を供給することに
よりブラシレスDCモータを制御するに当たって、回転
子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシレス
DCモータの速度情報を基に位相基準点を更新し、更新
された位相基準点に基づいてインバータを制御する方法
である。
は、ブラシレスDCモータの効率、力率、電流位相の少
なくとも1つを検出し、ブラシレスDCモータの効率、
力率、または電流位相が所望の値になるように、更新さ
れた位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転
位置からの位相補正量を決定する方法である。
は、インバータの入力電力からブラシレスDCモータの
効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値とすべ
く、更新された位相基準点と速度情報から推定された回
転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法であ
る。
は、ブラシレスDCモータの入力電力からブラシレスD
Cモータの効率を検出し、ブラシレスDCモータ入力電
力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情
報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を
決定する方法である。
は、インバータの入力電流からブラシレスDCモータの
効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値とすべ
く、更新された位相基準点と速度情報から推定された回
転子の回転位置からの位相補正量を決定する方法であ
る。
は、ブラシレスDCモータの入力電流からブラシレスD
Cモータの効率を検出し、ブラシレスDCモータ入力電
流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情
報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を
決定する方法である。
は、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点におけ
る第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの固定子巻
線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点にお
ける第2中性点電位との差電位からブラシレスDCモー
タの効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新さ
れた位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転
位置からの位相補正量を決定する方法である。
は、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点におけ
る第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの固定子巻
線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点にお
ける第2中性点電位との差電位からブラシレスDCモー
タの速度を検出する方法である。
は、ブラシレスDCモータの相電流からブラシレスDC
モータの速度を検出する方法である。
法は、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点にお
ける第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの固定子
巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点に
おける第2中性点電位との差電位からブラシレスDCモ
ータの速度および効率を検出する方法である。
置は、インバータを制御してブラシレスDCモータに所
定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレス
DCモータを制御するものであって、回転子の回転位置
を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定手段
と、ブラシレスDCモータの速度情報を基に位相基準点
を更新する基準点更新手段と、更新された位相基準点に
基づいてインバータを制御するインバータ制御手段とを
含むものである。
置は、ブラシレスDCモータの効率、力率、電流位相の
少なくとも1つを検出し、ブラシレスDCモータの効
率、力率、または電流位相が所望の値になるように、更
新された位相基準点と速度情報から推定された回転子の
回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量決定手
段をさらに含むものである。
置は、前記位相補正量決定手段として、インバータの入
力電力からブラシレスDCモータの効率を検出し、イン
バータ入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基
準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの
位相補正量を決定するものを採用するものである。
置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスDC
モータの入力電力からブラシレスDCモータの効率を検
出し、ブラシレスDCモータ入力電力を所望の値とすべ
く、更新された位相基準点と速度情報から推定された回
転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用
するものである。
置は、前記位相補正量決定手段として、インバータの入
力電流からブラシレスDCモータの効率を検出し、イン
バータ入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基
準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの
位相補正量を決定するものを採用するものである。
置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスDC
モータの入力電流からブラシレスDCモータの効率を検
出し、ブラシレスDCモータ入力電流を所望の値とすべ
く、更新された位相基準点と速度情報から推定された回
転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを採用
するものである。
置は、前記位相補正量決定手段として、ブラシレスDC
モータの固定子巻線の中性点における第1中性点電位
と、ブラシレスDCモータの固定子巻線と並列に接続さ
れたインピーダンス素子の中性点における第2中性点電
位との差電位からブラシレスDCモータ(2)の効率を
検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位相基
準点と速度情報から推定された回転子の回転位置からの
位相補正量を決定するものを採用するものである。
置は、前記基準点更新手段として、ブラシレスDCモー
タの固定子巻線の中性点における第1中性点電位と、ブ
ラシレスDCモータの固定子巻線と並列に接続されたイ
ンピーダンス素子の中性点における第2中性点電位との
差電位からブラシレスDCモータの速度を検出し、検出
された速度を基に位相基準点を更新するものを採用する
ものである。
置は、前記基準点更新手段として、ブラシレスDCモー
タの相電流からブラシレスDCモータの速度を検出し、
検出された速度を基に位相基準点を更新するものを採用
するものである。
置は、前記基準点更新手段、および位相補正量決定手段
として、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点に
おける第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの固定
子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点
における第2中性点電位との差電位からブラシレスDC
モータの速度および効率を検出し、検出された速度を基
に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望の値と
すべく、更新された位相基準点と速度情報から推定され
た回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものを
採用するものである。
れば、インバータを制御してブラシレスDCモータに所
定の電圧もしくは電流を供給することによりブラシレス
DCモータを制御するに当たって、回転子の回転位置を
示す位相基準点を仮決定し、ブラシレスDCモータの速
度情報を基に位相基準点を更新し、更新された位相基準
点に基づいてインバータを制御するのであるから、回転
子の磁極位置を検出する必要がなくなり、インバータを
制御するための構成を簡単化し、しかも安価にすること
ができる。
であれば、ブラシレスDCモータの効率、力率、電流位
相の少なくとも1つを検出し、ブラシレスDCモータの
効率、力率、または電流位相が所望の値になるように、
更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子
の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、
請求項1の作用に加え、位相補正量によって、ブラシレ
スDCモータの効率を所望の効率にすることができる。
であれば、インバータの入力電力からブラシレスDCモ
ータの効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値と
すべく、更新された位相基準点と速度情報から推定され
た回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであ
るから、請求項2の作用に加え、インバータの入力電力
を監視するだけで、ブラシレスDCモータを所望の効率
(最大効率を含む所望の効率、以下、同じ)で運転する
ことができる。
であれば、ブラシレスDCモータの入力電力からブラシ
レスDCモータの効率を検出し、ブラシレスDCモータ
入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と
速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補
正量を決定するのであるから、請求項2の作用に加え、
ブラシレスDCモータの入力電力を監視するだけで、ブ
ラシレスDCモータを所望の効率で運転することができ
る。
であれば、インバータの入力電流からブラシレスDCモ
ータの効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値と
すべく、更新された位相基準点と速度情報から推定され
た回転子の回転位置からの位相補正量を決定するのであ
るから、請求項2の作用に加え、インバータの入力電流
を監視するだけで、ブラシレスDCモータを所望の効率
で運転することができる。
であれば、ブラシレスDCモータの入力電流からブラシ
レスDCモータの効率を検出し、ブラシレスDCモータ
入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と
速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補
正量を決定するのであるから、請求項2の作用に加え、
ブラシレスDCモータの入力電流を監視するだけで、ブ
ラシレスDCモータを所望の効率で運転することができ
る。
であれば、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点
における第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの固
定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性
点における第2中性点電位との差電位からブラシレスD
Cモータの効率を検出し、差電位を所望の値とすべく、
更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子
の回転位置からの位相補正量を決定するのであるから、
請求項2の作用に加え、差電位を監視するだけで、ブラ
シレスDCモータを所望の効率で運転することができ
る。
であれば、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点
における第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの固
定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性
点における第2中性点電位との差電位からブラシレスD
Cモータの速度を検出するのであるから、ロータリーエ
ンコーダ、ホール素子などを用いることなく請求項1ま
たは請求項2と同様の作用を達成することができる。
であれば、ブラシレスDCモータの相電流からブラシレ
スDCモータの速度を検出するのであるから、ロータリ
ーエンコーダ、ホール素子などを用いることなく、しか
も請求項8よりも簡単な構成で、請求項1または請求項
2と同様の作用を達成することができる。
法であれば、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中性
点における第1中性点電位と、ブラシレスDCモータの
固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中
性点における第2中性点電位との差電位からブラシレス
DCモータの速度および効率を検出するのであるから、
両中性点電位の差電位からブラシレスDCモータの速度
および効率を検出することができ、検出された速度に基
づいて位相基準点を更新することができるとともに、検
出された効率に基づいて位相補正量を決定することがで
きる。この結果、得られた位相基準点に基づいてインバ
ータを制御してブラシレスDCモータを運転することが
できるとともに、位相補正量によって、ブラシレスDC
モータの効率を所望の効率に設定することができる。ま
た、回転子の磁極位置を検出する必要がないので、イン
バータを制御するための構成を簡単化し、しかも安価に
することができる。
置であれば、インバータを制御してブラシレスDCモー
タに所定の電圧もしくは電流を供給することによりブラ
シレスDCモータを制御するに当たって、位相基準点仮
決定手段によって、回転子の回転位置を示す位相基準点
を仮決定し、基準点更新手段によって、ブラシレスDC
モータの速度情報を基に位相基準点を更新し、インバー
タ制御手段によって、更新された位相基準点に基づいて
インバータを制御することができる。
必要がなくなり、インバータを制御するための構成を簡
単化し、しかも安価にすることができる。
置であれば、ブラシレスDCモータの効率、力率、電流
位相の少なくとも1つを検出し、ブラシレスDCモータ
の効率、力率、または電流位相が所望の値になるよう
に、更新された位相基準点と速度情報から推定された回
転子の回転位置からの位相補正量を決定する位相補正量
決定手段をさらに含むのであるから、請求項11の作用
に加え、位相補正量によって、ブラシレスDCモータの
効率を所望の効率に設定することができる。
置であれば、前記位相補正量決定手段として、インバー
タの入力電力からブラシレスDCモータの効率を検出
し、インバータ入力電力を所望の値とすべく、更新され
た位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位
置からの位相補正量を決定するものを採用するのである
から、請求項12の作用に加え、インバータの入力電力
を監視するだけで、ブラシレスDCモータを所望の効率
で運転することができる。
置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレ
スDCモータの入力電力からブラシレスDCモータの効
率を検出し、ブラシレスDCモータ入力電力を所望の値
とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定さ
れた回転子の回転位置からの位相補正量を決定するもの
を採用するのであるから、請求項12の作用に加え、ブ
ラシレスDCモータの入力電力を監視するだけで、ブラ
シレスDCモータを所望の効率で運転することができ
る。
置であれば、前記位相補正量決定手段として、インバー
タの入力電流からブラシレスDCモータの効率を検出
し、インバータ入力電流を所望の値とすべく、更新され
た位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位
置からの位相補正量を決定するものを採用するのである
から、請求項12の作用に加え、インバータの入力電流
を監視するだけで、ブラシレスDCモータを所望の効率
で運転することができる。
置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレ
スDCモータの入力電流からブラシレスDCモータの効
率を検出し、ブラシレスDCモータ入力電流を所望の値
とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定さ
れた回転子の回転位置からの位相補正量を決定するもの
を採用するのであるから、請求項12の作用に加え、ブ
ラシレスDCモータの入力電流を監視するだけで、ブラ
シレスDCモータを所望の効率で運転することができ
る。
置であれば、前記位相補正量決定手段として、ブラシレ
スDCモータの固定子巻線の中性点における第1中性点
電位と、ブラシレスDCモータの固定子巻線と並列に接
続されたインピーダンス素子の中性点における第2中性
点電位との差電位からブラシレスDCモータ(2)の効
率を検出し、差電位を所望の値とすべく、更新された位
相基準点と速度情報から推定された回転子の回転位置か
らの位相補正量を決定するものを採用するのであるか
ら、請求項12の作用に加え、差電位を監視するだけ
で、ブラシレスDCモータを所望の効率で運転すること
ができる。
置であれば、前記基準点更新手段として、ブラシレスD
Cモータの固定子巻線の中性点における第1中性点電位
と、ブラシレスDCモータの固定子巻線と並列に接続さ
れたインピーダンス素子の中性点における第2中性点電
位との差電位からブラシレスDCモータの速度を検出
し、検出された速度を基に位相基準点を更新するものを
採用するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホール
素子などを用いることなく請求項11または請求項12
と同様の作用を達成することができる。
置であれば、前記基準点更新手段として、ブラシレスD
Cモータの相電流からブラシレスDCモータの速度を検
出し、検出された速度を基に位相基準点を更新するもの
を採用するのであるから、ロータリーエンコーダ、ホー
ル素子などを用いることなく、しかも請求項18よりも
簡単な構成で、請求項11または請求項12と同様の作
用を達成することができる。
置であれば、前記基準点更新手段、および位相補正量決
定手段として、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中
性点における第1中性点電位と、ブラシレスDCモータ
の固定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の
中性点における第2中性点電位との差電位からブラシレ
スDCモータの速度および効率を検出し、検出された速
度を基に位相基準点を更新するとともに、差電位を所望
の値とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推
定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定する
ものを採用するのであるから、両中性点電位の差電位か
らブラシレスDCモータの速度および効率を検出するこ
とができ、検出された速度に基づいて位相基準点を更新
することができるとともに、検出された効率に基づいて
位相補正量を決定することができる。この結果、得られ
た位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシレ
スDCモータを運転することができるとともに、位相補
正量によって、ブラシレスDCモータの効率を所望の効
率に設定することができる。また、回転子の磁極位置を
検出する必要がないので、インバータを制御するための
構成を簡単化し、しかも安価にすることができる。
Cモータの回転子の磁極のある時点における回転位置を
仮決定することができる。ただし、このようにして仮決
定されたある時刻における回転位置は、その時刻におけ
る真の回転位置(絶対位置)からずれている。そして、
このずれは時間とともに変動してもよい。
は、速度情報が更新されるたびに、速度情報に基づいて
位相基準点(回転子のある時刻における回転位置)を更
新する。
位置と速度情報から、インバータ出力波形更新時点での
回転位置を推定する。ここで、位相基準点がずれている
のであるから、推定した回転位置も当然ずれている。た
だし、ほぼ正確な速度情報から回転位置を推定している
のであるから、ずれ量はほぼ一定となる。
ことなくブラシレスDCモータを駆動することができ、
しかも、インバータを制御するための構成を簡単化し、
しかも安価にすることができる。
取り込み、効率、力率、または電流位相が最大値または
所定の値になるように、インバータ出力波形位相を制御
すれば、回転位置推定の際にずれが生じていても何ら問
題はなく、位相補正量によって、ブラシレスDCモータ
の効率を所望の効率に設定することができる。また、ず
れ量が多少変動しても、インバータ出力波形位相がずれ
量の変動に応じて変化するため、問題は生じず、同様
に、位相補正量によって、ブラシレスDCモータの効率
を所望の効率に設定することができる。
回転子の回転位置(位相)と位相補正量とを加算して得
た位相と等しいという関係があるので、例えば、回転位
置(位相)を+30°間違えて認識していたとしても、
位相補正量を狙いの位相から−30°に設定すれば、結
果的にインバータ出力波形位相は狙い通りの位相にな
る。すなわち、回転位置(位相)に誤差が含まれていて
も、例えば、効率情報を見て効率が最大になるように位
相補正量を調整すれば、インバータ出力波形位相は最適
値となる。ただし、制御の応答性が回転子の回転に対し
て十分に速い場合は問題ないが、そうでない場合は、速
度情報を用いて(誤差を含む)回転位置を示す位相基準
点を随時更新していくことで誤差量を一定に保てばよ
い。
発明のブラシレスDCモータ制御方法およびその装置の
実施の態様を詳細に説明する。
御装置の一実施態様を示すブロック図である。
ンバータ1からの出力波形をブラシレスDCモータ2に
供給してブラシレスDCモータ2を動作させるものであ
って、ブラシレスDCモータ2の速度を検出する速度検
出部3と、ブラシレスDCモータ2の効率を検出する効
率検出部4と、検出された速度を入力として回転子の回
転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基準点仮決定
部5と、速度指令と検出された速度とを入力として速度
偏差に対応する速度制御信号を生成する速度制御部6
と、効率指令と検出された効率とを入力として位相補正
量を生成する位相補正部7と、仮決定された位相基準
点、速度制御信号、および位相補正量を入力として波形
制御信号を生成し、インバータ1に供給するインバータ
波形制御部8とを有している。
タの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接続
されたインピーダンス素子の中性点電位との差信号を入
力として速度を検出するものである。
タ2の入力電力、ブラシレスDCモータ2の入力電流、
またはブラシレスDCモータの固定子巻線の中性点電位
と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点電位との
差信号を入力としてブラシレスDCモータ2の効率を検
出するものであればよい。
速度に基づいて位相基準点(回転子の磁極位置)を仮決
定するものであり、仮決定された位相基準点は、絶対的
な磁極位置に対して定常偏差を有していてもよく、また
は、偏差が運転状態により変化するものであってもよ
い。
タ2の効率を指示された効率にすべく、効率偏差に対応
する位相補正量を生成するものである。ここで生成され
る位相補正量は、結果的に、位相基準点仮決定部5で基
準位相を仮決定する際に生じた偏差分を電流位相から減
じた値になる。
の一例を説明するフローチャートである。
ーチャートの処理が行われる。
マをスタートさせ、ステップSP2において、位相基準
点を仮決定する。具体的には、現在のタイマ値を位相基
準点とする。そして、ステップSP3において、検出さ
れた速度から電気角60°に相当するタイマ値を算出
し、ステップSP4において、前記現在のタイマ値と電
気角60°に相当するタイマ値とを加算して、加算値を
コンペアレジスタに設定し、そのまま一連の処理を終了
する。
ンペアレジスタの設定値とが一致した場合に図3のフロ
ーチャートの処理が行われる。
新する。具体的には、現在のタイマ値を位相基準点とす
る。そして、ステップSP2において、検出された速度
から電気角60°に相当するタイマ値を算出し、ステッ
プSP3において、前記現在のタイマ値と電気角60°
に相当するタイマ値とを加算して、加算値をコンペアレ
ジスタに設定し、そのまま一連の処理を終了する。
ップSP2において仮決定された位相基準点は、回転子
の実際の磁極位置とは異なっている可能性が高く(定常
偏差を有している可能性が高く)、しかも偏差が運転状
態により変化する可能性が高いが、電気角60°ごとに
得られることになる。
置の作用は次のとおりである。
DCモータ2に供給してブラシレスDCモータ2を動作
させている間に、速度検出部3において、ブラシレスD
Cモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列
に接続された抵抗の中性点電位との差信号の変化周期な
どからブラシレスDCモータ2の速度を検出する。した
がって、例えば、図4中(A)に示すように回転子の磁
極位置(位相)が変化するようにブラシレスDCモータ
2が動作している場合に、図4中(B)に示すように、
速度情報が得られる。ここで、下方に位置する速度情報
は実際の速度よりも遅いことを示し、上方に位置する速
度情報は実際の速度よりも速いことを示している。
相基準点仮決定部5によって位相基準点を仮決定するこ
とにより、基準位相が図4中(C)に示すように設定さ
れる。図4中(B)と対比すれば、実際の速度よりも遅
い場合に基準位相が徐々に遅れ、実際の速度よりも速い
場合に基準位相が徐々に進むことが分かる。
ータ2を動作させるための位相補正量は、効率指令と、
効率検出部4によって検出された効率とを入力とする位
相補正部7によって算出され、図4中(D)に示すよう
に変化する。図4中(C)と対比すれば、基準位相が徐
々に遅れている場合に位相補正量が増加させられ、基準
位相が徐々に進んでいる場合に位相補正量が減少させら
れていることが分かる。 そして、仮決定された位相基
準点、速度制御部6により生成された速度制御信号、お
よび算出された位相補正量を入力とするインバータ波形
制御部8からの波形制御信号をインバータ1に供給する
ことにより、図4中(E)に示す出力波形位相が得られ
る。
極位置の検出を行わなくても、位相基準点を仮決定する
とともに、所望の効率で運転できるように位相補正量を
設定するだけで、ブラシレスDCモータ2を所望の効率
で運転することができる。
てブラシレスDCモータを動作させる場合の各部の信号
波形を示す図である。
DCモータ2に供給してブラシレスDCモータ2を動作
させている間に、図示しない位置検出部において、ブラ
シレスDCモータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻
線と並列に接続された抵抗の中性点電位との差信号のゼ
ロクロスなどからブラシレスDCモータ2の回転子の磁
極位置を検出する。したがって、例えば、図5中(A)
に示すように回転子の磁極位置(位相)が変化するよう
にブラシレスDCモータ2が動作している場合に、図5
中(B)に示すように、位置信号が得られる。ここで、
図5中(B)に示す位置信号は、その当初に位置信号が
徐々に進み、次いで徐々に遅れ、次いで叙事に進む状態
を示している。
ンバータ波形の切り替え制御を行うことにより、基準位
相が図5中(C)に示すように設定される。図5中
(B)と対比すれば、位置信号が進んでいる場合に基準
位相が徐々に進み、位置信号が遅れている場合に基準位
相が徐々に遅れることが分かる。
ータ2を動作させるための位相補正量は、効率指令と、
効率検出部4によって検出された効率とを入力とする位
相補正部7によって算出され、図5中(D)に示すよう
に変化する。図5中(C)と対比すれば、基準位相が徐
々に遅れている場合に位相補正量が増加させられ、基準
位相が徐々に進んでいる場合に位相補正量が減少させら
れていることが分かる。 そして、位置信号、速度制御
部6により生成された速度制御信号、および算出された
位相補正量を入力とするインバータ波形制御部8からの
波形制御信号をインバータ1に供給することにより、図
5中(E)に示す出力波形位相が得られる。
との関係を示し、図7は速度情報更新タイミングと基準
位相更新タイミングとの関係を示している。
置検出が行われるとともに、基準位相更新が行われるこ
とが分かる。また、図7を参照すれば、最初の速度情報
更新タイミングを基準位相更新の最初のタイミングと
し、その後は、電気角60°ごとに基準位相更新が行わ
れることが分かる。したがって、図7における基準位相
更新タイミングは、回転子の磁極位置(位相)に対して
定常偏差を有しているとともに、この偏差は運転状態に
より変化するものであるから、位相基準点は磁極位置と
は直接的な関係を全く有していない。
位置信号を用いなくても、位相基準点を仮決定すること
により、ブラシレスDCモータを同様に制御できること
が分かる。
御装置の他の実施態様を示すブロック図である。
のブラシレスDCモータ制御装置と異なる点は、効率検
出部4に代えて、力率検出部9を採用した点のみであ
る。ここで、力率検出部9は、例えば、インバータ1の
相電圧、相電流、相電流の基本波成分、相電圧と相電流
の基本波成分との位相差を入力として力率を算出するも
のである。
て力率を算出して、効率指令との偏差を算出し、算出さ
れた偏差に対応させて位相補正量を算出することができ
る。
制御装置と同様に、仮決定された位相基準点に基づいて
基準位相および位相補正量を設定し、出力波形位相を制
御してブラシレスDCモータ2を動作させることができ
る。
御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
のブラシレスDCモータ制御装置と異なる点は、効率検
出部4に代えて効率推定部4’を採用した点のみであ
る。ここで、効率推定部4’は、インバータ1の入力電
力、または入力電流を入力として効率を推定するもので
ある。
シレスDCモータ制御装置と同様に、仮決定された位相
基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、
出力波形位相を制御してブラシレスDCモータ2を動作
させることができる。
制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図であ
る。
のブラシレスDCモータ制御装置と異なる点は、効率検
出部4に代えて効率推定部4’’を採用した点のみであ
る。ここで、効率推定部4’’は、ブラシレスDCモー
タ2の入力電力、または入力電流を入力として効率を推
定するものである。
シレスDCモータ制御装置と同様に、仮決定された位相
基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、
出力波形位相を制御してブラシレスDCモータ2を動作
させることができる。
制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図であ
る。
のブラシレスDCモータ制御装置と異なる点は、速度検
出部3として、ブラシレスDCモータ2の相電流を入力
として、相電流の変化周期などから速度情報を検出する
ものを採用した点のみである。
シレスDCモータ制御装置と同様に、仮決定された位相
基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、
出力波形位相を制御してブラシレスDCモータ2を動作
させることができる。
制御装置のさらに他の実施態様を示すブロック図であ
る。
のブラシレスDCモータ制御装置と異なる点は、速度検
出部3として、ブラシレスDCモータの固定子巻線の中
性点電位と固定子巻線と並列に接続された抵抗の中性点
電位との差信号の位相情報を入力として速度を検出する
ものを採用し、効率検出部4として、ブラシレスDCモ
ータの固定子巻線の中性点電位と固定子巻線と並列に接
続された抵抗の中性点電位との差信号の振幅を入力とし
て効率を検出するものを採用した点のみである。
シレスDCモータ制御装置と同様に、仮決定された位相
基準点に基づいて基準位相および位相補正量を設定し、
出力波形位相を制御してブラシレスDCモータ2を動作
させることができる。
ータ入力電流、インバータ入力電力、ブラシレスDCモ
ータ入力電流、またはブラシレスDCモータ入力電力を
最小にするように位相補正量を設定することにより、ブ
ラシレスDCモータ2を最大効率で運転することができ
る。
相基準点を速度情報に基づいて更新し、得られた位相基
準点に基づいてインバータを制御してブラシレスDCモ
ータを運転することができ、また、回転子の磁極位置を
検出する必要がないので、インバータを制御するための
構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという
特有の効果を奏する。
え、位相補正量によって、ブラシレスDCモータの効率
を所望の効率に設定することができるという特有の効果
を奏する。
え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシレ
スDCモータを所望の効率で運転することができるとい
う特有の効果を奏する。
え、ブラシレスDCモータの入力電力を監視するだけ
で、ブラシレスDCモータを所望の効率で運転すること
ができるという特有の効果を奏する。
え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシレ
スDCモータを所望の効率で運転することができるとい
う特有の効果を奏する。
え、ブラシレスDCモータの入力電流を監視するだけ
で、ブラシレスDCモータを所望の効率で運転すること
ができるという特有の効果を奏する。
え、両中性点電位の差電位を監視するだけで、ブラシレ
スDCモータを所望の効率で運転することができるとい
う特有の効果を奏する。
ダ、ホール素子などを用いることなく請求項1または請
求項2と同様の効果を奏する。
ダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項8
よりも簡単な構成で、請求項1または請求項2と同様の
効果を奏する。
位からブラシレスDCモータの速度および効率を検出す
ることができ、検出された速度に基づいて位相基準点を
更新することができるとともに、検出された効率に基づ
いて位相補正量を決定することができ、ひいては、得ら
れた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシ
レスDCモータを高効率に運転することができるととも
に、位相補正量によって、ブラシレスDCモータの効率
を所望の効率に設定することができ、また、回転子の磁
極位置を検出する必要がないので、インバータを制御す
るための構成を簡単化し、しかも安価にすることができ
るという特有の効果を奏する。
相基準点を速度情報に基づいて更新し、得られた位相基
準点に基づいてインバータを制御してブラシレスDCモ
ータを運転することができ、また、回転子の磁極位置を
検出する必要がないので、インバータを制御するための
構成を簡単化し、しかも安価にすることができるという
特有の効果を奏する。
加え、位相補正量によって、ブラシレスDCモータの効
率を所望の効率に設定することができるという特有の効
果を奏する。
加え、インバータの入力電力を監視するだけで、ブラシ
レスDCモータを所望の効率で運転することができると
いう特有の効果を奏する。
加え、ブラシレスDCモータの入力電力を監視するだけ
で、ブラシレスDCモータを所望の効率で運転すること
ができるという特有の効果を奏する。
加え、インバータの入力電流を監視するだけで、ブラシ
レスDCモータを所望の効率で運転することができると
いう特有の効果を奏する。
加え、ブラシレスDCモータの入力電流を監視するだけ
で、ブラシレスDCモータを所望の効率で運転すること
ができるという特有の効果を奏する。
加え、両中性点電位の差電位を監視するだけで、ブラシ
レスDCモータを所望の効率で運転することができると
いう特有の効果を奏する。
ダ、ホール素子などを用いることなく請求項11または
請求項12と同様の効果を奏する。
ダ、ホール素子などを用いることなく、しかも請求項1
8よりも簡単な構成で、請求項11または請求項12と
同様の効果を奏する。
位からブラシレスDCモータの速度および効率を検出す
ることができ、検出された速度に基づいて位相基準点を
更新することができるとともに、検出された効率に基づ
いて位相補正量を決定することができ、ひいては、得ら
れた位相基準点に基づいてインバータを制御してブラシ
レスDCモータを高効率に運転することができるととも
に、位相補正量によって、ブラシレスDCモータの効率
を所望の効率に設定することができ、また、回転子の磁
極位置を検出する必要がないので、インバータを制御す
るための構成を簡単化し、しかも安価にすることができ
るという特有の効果を奏する。
実施態様を示すブロック図である。
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
信号波形を示す図である。
を動作させるブラシレスDCモータ制御装置の各部の信
号波形を示す図である。
示す図である。
ングとの関係を示す図である。
の実施態様を示すブロック図である。
らに他の実施態様を示すブロック図である。
さらに他の実施態様を示すブロック図である。
さらに他の実施態様を示すブロック図である。
さらに他の実施態様を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
部の信号波形を示す図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 インバータ(1)を制御してブラシレス
DCモータ(2)に所定の電圧もしくは電流を供給する
ことによりブラシレスDCモータ(2)を制御する方法
であって、 回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定し、ブラシ
レスDCモータ(2)の速度情報を基に位相基準点を更
新し、更新された位相基準点に基づいてインバータ
(1)を制御することを特徴とするブラシレスDCモー
タ制御方法。 - 【請求項2】 ブラシレスDCモータ(2)の効率、力
率、電流位相の少なくとも1つを検出し、ブラシレスD
Cモータ(2)の効率、力率、または電流位相が所望の
値になるように、更新された位相基準点と速度情報から
推定された回転子の回転位置からの位相補正量を決定す
る請求項1に記載のブラシレスDCモータ制御方法。 - 【請求項3】 インバータ(1)の入力電力からブラシ
レスDCモータ(2)の効率を検出し、インバータ入力
電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度
情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量
を決定する請求項2に記載のブラシレスDCモータ制御
方法。 - 【請求項4】 ブラシレスDCモータ(2)の入力電力
からブラシレスDCモータ(2)の効率を検出し、ブラ
シレスDCモータ入力電力を所望の値とすべく、更新さ
れた位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転
位置からの位相補正量を決定する請求項2に記載のブラ
シレスDCモータ制御方法。 - 【請求項5】 インバータ(1)の入力電流からブラシ
レスDCモータ(2)の効率を検出し、インバータ入力
電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度
情報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量
を決定する請求項2に記載のブラシレスDCモータ制御
方法。 - 【請求項6】 ブラシレスDCモータ(2)の入力電流
からブラシレスDCモータ(2)の効率を検出し、ブラ
シレスDCモータ入力電流を所望の値とすべく、更新さ
れた位相基準点と速度情報から推定された回転子の回転
位置からの位相補正量を決定する請求項2に記載のブラ
シレスDCモータ制御方法。 - 【請求項7】 ブラシレスDCモータ(2)の固定子巻
線の中性点における第1中性点電位と、ブラシレスDC
モータ(2)の固定子巻線と並列に接続されたインピー
ダンス素子の中性点における第2中性点電位との差電位
からブラシレスDCモータ(2)の効率を検出し、差電
位を所望の値とすべく、更新された位相基準点と速度情
報から推定された回転子の回転位置からの位相補正量を
決定する請求項2に記載のブラシレスDCモータ制御方
法。 - 【請求項8】 ブラシレスDCモータ(2)の固定子巻
線の中性点における第1中性点電位と、ブラシレスDC
モータ(2)の固定子巻線と並列に接続されたインピー
ダンス素子の中性点における第2中性点電位との差電位
からブラシレスDCモータ(2)の速度を検出する請求
項1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ制御
方法。 - 【請求項9】 ブラシレスDCモータ(2)の相電流か
らブラシレスDCモータ(2)の速度を検出する請求項
1または請求項2に記載のブラシレスDCモータ制御方
法。 - 【請求項10】 ブラシレスDCモータ(2)の固定子
巻線の中性点における第1中性点電位と、ブラシレスD
Cモータ(2)の固定子巻線と並列に接続されたインピ
ーダンス素子の中性点における第2中性点電位との差電
位からブラシレスDCモータ(2)の速度および効率を
検出する請求項2に記載のブラシレスDCモータ制御方
法。 - 【請求項11】 インバータ(1)を制御してブラシレ
スDCモータ(2)に所定の電圧もしくは電流を供給す
ることによりブラシレスDCモータ(2)を制御する装
置であって、 回転子の回転位置を示す位相基準点を仮決定する位相基
準点仮決定手段(5)と、ブラシレスDCモータ(2)
の速度情報を基に位相基準点を更新する基準点更新手段
(5)と、更新された位相基準点に基づいてインバータ
(1)を制御するインバータ制御手段(8)とを含むこ
とを特徴とするブラシレスDCモータ制御装置。 - 【請求項12】 ブラシレスDCモータ(2)の効率、
力率、電流位相の少なくとも1つを検出し、ブラシレス
DCモータ(2)の効率、力率、または電流位相が所望
の値になるように、更新された位相基準点と速度情報か
ら推定した回転子の回転位置からの位相補正量を決定す
る位相補正量決定手段(7)をさらに含む請求項11に
記載のブラシレスDCモータ制御装置。 - 【請求項13】 前記位相補正量決定手段(7)は、イ
ンバータ(1)の入力電力からブラシレスDCモータ
(2)の効率を検出し、インバータ入力電力を所望の値
とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定さ
れた回転子の回転位置からの位相補正量を決定するもの
である請求項12に記載のブラシレスDCモータ制御装
置。 - 【請求項14】 前記位相補正量決定手段(7)は、ブ
ラシレスDCモータ(2)の入力電力からブラシレスD
Cモータ(2)の効率を検出し、ブラシレスDCモータ
入力電力を所望の値とすべく、更新された位相基準点と
速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補
正量を決定するものである請求項12に記載のブラシレ
スDCモータ制御装置。 - 【請求項15】 前記位相補正量決定手段(7)は、イ
ンバータ(1)の入力電流からブラシレスDCモータ
(2)の効率を検出し、インバータ入力電流を所望の値
とすべく、更新された位相基準点と速度情報から推定さ
れた回転子の回転位置からの位相補正量を決定するもの
である請求項12に記載のブラシレスDCモータ制御装
置。 - 【請求項16】 前記位相補正量決定手段(7)は、ブ
ラシレスDCモータ(2)の入力電流からブラシレスD
Cモータ(2)の効率を検出し、ブラシレスDCモータ
入力電流を所望の値とすべく、更新された位相基準点と
速度情報から推定された回転子の回転位置からの位相補
正量を決定するものである請求項12に記載のブラシレ
スDCモータ制御装置。 - 【請求項17】 前記位相補正量決定手段(7)は、ブ
ラシレスDCモータ(2)の固定子巻線の中性点におけ
る第1中性点電位と、ブラシレスDCモータ(2)の固
定子巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性
点における第2中性点電位との差電位からブラシレスD
Cモータ(2)の効率を検出し、差電位を所望の値とす
べく、更新された位相基準点と速度情報から推定された
回転子の回転位置からの位相補正量を決定するものであ
る請求項12に記載のブラシレスDCモータ制御装置。 - 【請求項18】 前記基準点更新手段(5)は、ブラシ
レスDCモータ(2)の固定子巻線の中性点における第
1中性点電位と、ブラシレスDCモータ(2)の固定子
巻線と並列に接続されたインピーダンス素子の中性点に
おける第2中性点電位との差電位からブラシレスDCモ
ータ(2)の速度を検出し、検出された速度を基に位相
基準点を更新するものである請求項11または請求項1
2に記載のブラシレスDCモータ制御装置。 - 【請求項19】 前記基準点更新手段(5)は、ブラシ
レスDCモータ(2)の相電流からブラシレスDCモー
タ(2)の速度を検出し、検出された速度を基に位相基
準点を更新するものである請求項11または請求項12
に記載のブラシレスDCモータ制御装置。 - 【請求項20】 前記基準点更新手段(5)、および位
相補正量決定手段(7)は、ブラシレスDCモータ
(2)の固定子巻線の中性点における第1中性点電位
と、ブラシレスDCモータ(2)の固定子巻線と並列に
接続されたインピーダンス素子の中性点における第2中
性点電位との差電位からブラシレスDCモータ(2)の
速度および効率を検出し、検出された速度を基に位相基
準点を更新するとともに、差電位を所望の値とすべく、
更新された位相基準点と速度情報から推定された回転子
の回転位置からの位相補正量を決定するものである請求
項12に記載のブラシレスDCモータ制御装置。
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JP01585899A JP3690160B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | ブラシレスdcモータ制御方法およびその装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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ID=11900512
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JP01585899A Expired - Fee Related JP3690160B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | ブラシレスdcモータ制御方法およびその装置 |
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JP (1) | JP3690160B2 (ja) |
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-
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- 1999-01-25 JP JP01585899A patent/JP3690160B2/ja not_active Expired - Fee Related
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