JP2001292589A - ファンモータ制御方法およびその装置 - Google Patents
ファンモータ制御方法およびその装置Info
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Abstract
はそれに対応した保護を達成する。 【解決手段】 現在の回転数が起動終了回転数よりも大
きくない場合に、現在の回転数に応じた起動時デューテ
ィー値を演算し、演算された起動時デューティー値をデ
ューティー指令としてファンモータを制御する。
Description
方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえば、イン
バータ出力電圧をファンモータに印加することによりフ
ァンモータを駆動する方法およびその装置に関する。
ータにおいて、消費電力低減の観点からインバータで駆
動されるブラシレスDCモータを採用することが多くな
ってきている。そして、ファンモータに使用されるブラ
シレスDCモータは、インバータで回転数制御を行うこ
とができるので、外部負荷の大小に拘わらず回転数を指
令通りに制御することができ、速度制御の観点における
制御性能を向上させることができる。
するという動作によってファンモータあるいはそのドラ
イバの保護がなされている。
の空気調和機用ファンモータ制御装置を示す概略図であ
る。
イブ回路からのゲートドライブ信号によってインバータ
主回路の各相の上アームトランジスタ、下アームトラン
ジスタをスイッチングするようにした電圧型PWM(パ
ルス幅変調)インバータからの各相出力をブラシレスD
Cモータの対応する相の固定子巻線に供給し、ブラシレ
スDCモータの回転子によりファンを回転させるように
している。前記インバータ主回路に印加される直流電圧
は、整流回路を用いることにより、AC電源から作成す
ることができる。
は、逆起電圧と一定の位相関係にある120度毎に配置
されたホールセンサHu、Hv、Hwが設けられてお
り、これらのホールセンサHu、Hv、Hwからの出力
信号から電気角60度毎の位置信号が得られる{図12
中(B)参照}。なお、モータの各相誘起電圧と位置信
号との関係は図12中(A)(B)に示すとおりであ
る。
て、例えば、位置信号どうしの時間間隔から実回転数の
演算を行い、外部から与えられる回転数指令v*と算出
された実回転数とをデューティー演算部に供給すること
により、両者の偏差を算出し、算出された偏差に対応す
るデューティー指令D*を出力して、駆動信号作成部に
供給する。この駆動信号作成部には、前記位置信号も供
給されているので、位置信号に対してパターン認識また
は論理演算を行うことによって、120度通電を行うた
めのドライブ信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gz
を作成することができる{図12中(C)参照}。
インバータ主回路の各相のトランジスタのオンオフを行
い、ブラシレスDCモータの固定子巻線に電圧を供給す
る。
固定子巻線に印加することでブラシレスDCモータを駆
動し、ファンを回転させることができる。
流電流が過電流であった場合に、過電流保護回路によっ
てゲート信号を停止させるべくゲートドライブ回路を制
御し、ひいてはブラシレスDCモータを停止させてブラ
シレスDCモータ、インバータの保護を達成することが
できる。
は、図13のフローチャートに示すように、ステップS
P1において、起動動作中か否かを判定し、起動動作中
と判定された場合には、ステップSP2において、デュ
ーティーを起動時デューティー値に設定する。起動動作
中か否かについては、例えば起動動作開始からの経過時
間と現在の回転数から判定される。
でないと判定された場合には、ステップSP3におい
て、PI演算(比例・積分演算)開始時か否かを判定
し、PI演算開始時であると判定された場合には、ステ
ップSP4において、初期値を設定する。そして、ステ
ップSP3においてPI演算開始時でないと判定された
場合、またはステップSP4の処理が行われた場合に
は、ステップSP5において、指令回転数を考慮してP
I演算によるデューティー演算を行う。
場合、またはステップSP5の処理が行われた場合に
は、設定され、もしくは算出されたデューティーをデュ
ーティー指令として駆動信号作成部に供給する。
のフローチャートに示すように、ステップSP1におい
て、デューティー指令が0であるか否かを判定し、デュ
ーティー指令が0でないと判定された場合には、ステッ
プSP2において、駆動信号{図12中(C)参照}を
作成し、逆にデューティー指令が0であると判定された
場合には、ステップSP3において、停止信号{図15
中(C)参照}を作成する。
場合、またはステップSP3の処理が行われた場合に
は、作成した駆動信号または停止信号をゲートドライブ
回路に供給する。
用ファンモータ制御装置においては、過電流時に停止さ
せるという動作を行ってファンモータ、インバータ回路
素子の保護がなされているだけであり、逆風などの外部
負荷に対する制御性、あるいはそれに対応した保護は、
起動時、運転時共になされていない。
たものであり、逆風などの外部負荷に対する制御性、あ
るいはそれに対応した保護を達成することができるファ
ン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。
制御装置は、インバータ出力電圧をファンモータに印加
することによりファンモータを駆動するに当たって、起
動開始時のファンモータの回転数を検出し、検出した回
転数に基づいてモータ印加電圧を決定し、決定したモー
タ印加電圧を用いてファンモータを起動する方法であ
る。
バータのデューティーを変化させることにより、決定し
たモータ印加電圧をファンモータに印加する方法であ
る。
バータのデューティー値をインバータの直流電圧値に応
じて補正する方法である。
タ印加電圧を、昇圧時の直流電圧がインバータ回路素子
の安全動作領域内となる値に設定する方法である。
タ印加電圧を、昇圧動作が行われない値に設定する方法
である。
タ印加電圧を、モータ誘起電圧よりも大きい値に設定す
る方法である。
タ印加電圧を、起動電流値が運転時最大電流値よりも小
さくなる値に設定する方法である。
タ印加電圧を、無風運転時におけるモータ印加電圧より
も小さい値に設定する方法である。
バータの上アーム駆動用電源をブートストラップ動作に
より作成し、インバータのデューティー値を、上アーム
電圧不足とならない値に設定する方法である。
動直後からPI制御を行ってインバータのデューティー
を変化させる方法である。
動時と通常運転時とでインバータから出力される駆動波
形を変更し、かつ駆動波形切替時にインバータのデュー
ティー値を変更する方法である。
動波形切替時のモータ電流ピーク値が最小となるように
インバータのデューティー値を変更する方法である。
動時の回転数に基づいてインバータから出力される駆動
波形を決定する方法である。
ァンモータとしてブラシレスDCモータを採用する方法
である。
ァンモータにより空気調和機に含まれるファンを駆動す
る方法である。
ンバータ出力電圧をファンモータに印加することにより
ファンモータを駆動するものであって、起動開始時のフ
ァンモータの回転数を検出する回転数検出手段と、検出
した回転数に基づいてモータ印加電圧を決定する印加電
圧決定手段と、決定したモータ印加電圧を用いてファン
モータを起動する起動手段とを含むものである。
記印加電圧決定手段として、インバータのデューティー
を変化させることにより、決定したモータ印加電圧をフ
ァンモータに印加するものを採用するものである。
記印加電圧決定手段として、インバータのデューティー
値をインバータの直流電圧値に応じて補正する補正手段
をさらに含むものを採用するものである。
記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、昇圧時
の直流電圧がインバータ回路素子の安全動作領域内とな
る値に設定するものを採用するものである。
記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、昇圧動
作が行われない値に設定するものを採用するものであ
る。
記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、モータ
誘起電圧よりも大きい値に設定するものを採用するもの
である。
記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、起動電
流値が運転時最大電流値よりも小さくなる値に設定する
ものを採用するものである。
記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、無風運
転時におけるモータ印加電圧よりも小さい値に設定する
ものを採用するものである。
ンバータの上アーム駆動用電源をブートストラップ動作
により作成する電源作成手段をさらに含み、前記印加電
圧決定手段として、インバータのデューティー値を、上
アーム電圧不足とならない値に設定するものを採用する
ものである。
動直後からPI制御を行ってインバータのデューティー
を変化させるデューティー変更手段をさらに含むもので
ある。
動時と通常運転時とでインバータから出力される駆動波
形を変更する駆動波形変更手段をさらに含み、前記デュ
ーティー変更手段として、駆動波形切替時にインバータ
のデューティー値を変更するものを採用するものであ
る。
記デューティー変更手段として、駆動波形切替時のモー
タ電流ピーク値が最小となるようにインバータのデュー
ティー値を変更するものを採用するものである。
動時の回転数に基づいてインバータから出力される駆動
波形を決定する駆動波形決定手段をさらに含むものであ
る。
ァンモータとしてブラシレスDCモータを採用するもの
である。
ァンモータとして空気調和機に含まれるファンを駆動す
るものを採用するものである。
ンバータ出力電圧をファンモータに印加することにより
ファンモータを駆動するに当たって、起動開始時のファ
ンモータの回転数を検出し、検出した回転数に基づいて
モータ印加電圧を決定し、決定したモータ印加電圧を用
いてファンモータを起動するのであるから、ファンモー
タを確実に起動することができるとともに、必要以上に
過電圧、過電流が発生することを防止し、外部負荷に対
する十分な保護を達成することができる。
ば、インバータのデューティーを変化させることによ
り、決定したモータ印加電圧をファンモータに印加する
のであるから、請求項1と同様の作用を達成することが
できる。
ば、インバータのデューティー値をインバータの直流電
圧値に応じて補正するのであるから、請求項2の作用に
加え、より確実に精度よく起動、保護を行うことができ
る。
ば、モータ印加電圧を、昇圧時の直流電圧がインバータ
回路素子の安全動作領域内となる値に設定するのである
から、請求項1から請求項3の何れかの作用に加え、安
全動作を確保することができる。
ば、モータ印加電圧を、昇圧動作が行われない値に設定
するのであるから、請求項4の作用に加え、過電圧を防
止することができる。
ば、モータ印加電圧を、モータ誘起電圧よりも大きい値
に設定するのであるから、請求項4または請求項5の作
用に加え、昇圧動作を防止し、ひいては過電圧を防止す
ることができる。
ば、モータ印加電圧を、起動電流値が運転時最大電流値
よりも小さくなる値に設定するのであるから、請求項1
から請求項3の何れかの作用に加え、起動時に大電流が
流れることを防止することができる。
ば、モータ印加電圧を、無風運転時におけるモータ印加
電圧よりも小さい値に設定するのであるから、請求項7
と同様の作用を達成することができる。
ば、インバータの上アーム駆動用電源をブートストラッ
プ動作により作成し、インバータのデューティー値を、
上アーム電圧不足とならない値に設定するのであるか
ら、請求項1から請求項3の何れかの作用に加え、イン
バータの誤動作を防止することができる。
ば、起動直後からPI制御を行ってインバータのデュー
ティーを変化させるのであるから、請求項1から請求項
9の何れかの作用に加え、起動直後から徐々にデューテ
ィーを増加させることに伴って起動時の過電流を防止す
ることができる。
ば、起動時と通常運転時とでインバータから出力される
駆動波形を変更し、かつ駆動波形切替時にインバータの
デューティー値を変更するのであるから、請求項10の
作用に加え、波形切替時の過電流を防止することができ
る。
ば、駆動波形切替時のモータ電流ピーク値が最小となる
ようにインバータのデューティー値を変更するのである
から、請求項11と同様の作用を達成することができ
る。
ば、起動時の回転数に基づいてインバータから出力され
る駆動波形を決定するのであるから、請求項1から請求
項12の何れかの作用に加え、安定な制御および振動、
騒音の低減を達成することができる。
ば、ファンモータとしてブラシレスDCモータを採用す
るのであるから、請求項1から請求項13の何れかの作
用に加え、省エネルギーを達成することができる。
ば、ファンモータにより空気調和機に含まれるファンを
駆動するのであるから、空気調和機に適用することによ
り、請求項1から請求項14の何れかと同様の作用を達
成することができる。
ば、インバータ出力電圧をファンモータに印加すること
によりファンモータを駆動するに当たって、回転数検出
手段によって起動開始時のファンモータの回転数を検出
し、印加電圧決定手段によって、検出した回転数に基づ
いてモータ印加電圧を決定し、起動手段によって、決定
したモータ印加電圧を用いてファンモータを起動するこ
とができる。
ることができるとともに、必要以上に過電圧、過電流が
発生することを防止し、外部負荷に対する十分な保護を
達成することができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、インバータのデュー
ティーを変化させることにより、決定したモータ印加電
圧をファンモータに印加するものを採用するのであるか
ら、請求項16と同様の作用を達成することができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、インバータのデュー
ティー値をインバータの直流電圧値に応じて補正する補
正手段をさらに含むものを採用するのであるから、請求
項17の作用に加え、より確実に精度よく起動、保護を
行うことができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、
昇圧時の直流電圧がインバータ回路素子の安全動作領域
内となる値に設定するものを採用するのであるから、請
求項16から請求項18の何れかの作用に加え、安全動
作を確保することができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、
昇圧動作が行われない値に設定するものを採用するので
あるから、請求項19の作用に加え、過電圧を防止する
ことができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、
モータ誘起電圧よりも大きい値に設定するものを採用す
るのであるから、請求項19または請求項20の作用に
加え、昇圧動作を防止し、ひいては過電圧を防止するこ
とができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、
起動電流値が運転時最大電流値よりも小さくなる値に設
定するものを採用するのであるから、請求項16から請
求項18の何れかの作用に加え、起動時に大電流が流れ
ることを防止することができる。
ば、前記印加電圧決定手段として、モータ印加電圧を、
無風運転時におけるモータ印加電圧よりも小さい値に設
定するものを採用するのであるから、請求項22と同様
の作用を達成することができる。
ば、インバータの上アーム駆動用電源をブートストラッ
プ動作により作成する電源作成手段をさらに含み、前記
印加電圧決定手段として、インバータのデューティー値
を、上アーム電圧不足とならない値に設定するものを採
用するのであるから、請求項16から請求項18の何れ
かの作用に加え、インバータの誤動作を防止することが
できる。
ば、起動直後からPI制御を行ってインバータのデュー
ティーを変化させるデューティー変更手段をさらに含む
のであるから、請求項16から請求項24の何れかの作
用に加え、起動直後から徐々にデューティーを増加させ
ることに伴って起動時の過電流を防止することができ
る。
ば、起動時と通常運転時とでインバータから出力される
駆動波形を変更する駆動波形変更手段をさらに含み、前
記デューティー変更手段として、駆動波形切替時にイン
バータのデューティー値を変更するものを採用するので
あるから、請求項25の作用に加え、波形切替時の過電
流を防止することができる。
ば、前記デューティー変更手段として、駆動波形切替時
のモータ電流ピーク値が最小となるようにインバータの
デューティー値を変更するものを採用するのであるか
ら、請求項26と同様の作用を達成することができる。
ば、起動時の回転数に基づいてインバータから出力され
る駆動波形を決定する駆動波形決定手段をさらに含むの
であるから、請求項16から請求項27の何れかの作用
に加え、安定な制御および振動、騒音の低減を達成する
ことができる。
ば、ファンモータとしてブラシレスDCモータを採用す
るのであるから、請求項16から請求項28の何れかの
作用に加え、省エネルギーを達成することができる。
ば、ファンモータとして空気調和機に含まれるファンを
駆動するものを採用するのであるから、空気調和機に適
用することにより、請求項16から請求項29の何れか
と同様の作用を達成することができる。
発明のファン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。
一実施態様を示すブロック図である。
を整流回路1aに供給して直流電圧を生成し、この直流
電圧をインバータ主回路2aに印加し、インバータ主回
路2aからの出力波形をブラシレスDCモータ3の固定
子巻線3aに供給している。そして、ブラシレスDCモ
ータ3の回転子3bによってファン3cを回転させるよ
うにしている。
れた3つのホールセンサ4から出力される位置信号H
u、Hv、Hwを入力として、位置信号の周期に基づい
て現在の回転数を算出する回転数演算部5と、インバー
タ主回路2aの直流部における電流を検出する電流検出
回路6と、現在回転数、および外部から供給される回転
数指令v*を入力として両者の偏差を算出し、偏差に応
じたデューティー指令D*を出力するとともに、起動時
には回転数に応じた起動時デューティー値を演算して出
力するデューティー演算部7と、位置信号Hu、Hv、
Hwおよびデューティー指令D*を入力としてゲート信
号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gzを出力する駆動
信号作成部8と、検出電流を入力として過電流保護を行
い、過電流保護信号を出力する過電流保護回路9と、ゲ
ート信号Gu、Gv、Gw、Gx、Gy、Gzを入力と
して、インバータ主回路2aの各スイッチング素子のオ
ン、オフを制御するゲートドライブ信号を出力するとと
もに、過電流保護信号を入力としてゲートドライブ信号
の出力を停止するゲートドライブ回路2bとを有してい
る。
処理の一例を説明するフローチャートである。
かを判定し、起動動作中と判定された場合には、ステッ
プSP2において、起動動作開始時か否かを判定し、起
動動作開始時であると判定された場合には、ステップS
P3において、回転数に応じた起動時デューティー値を
演算する。そして、ステップSP2において起動開始時
でないと判定された場合、またはステップSP3の処理
が行われた場合には、ステップSP4において、デュー
ティーを起動時デューティー値に設定する。ここで、起
動時デューティー値は、外部負荷状態においてもファン
モータやインバータ回路素子などに不都合を生じさせる
ことのないようなモータ印加電圧を与えることができる
ような値に設定される。そして、この起動時デューティ
ー値の演算については、例えば、予めテーブルに回転数
に応じたデューティー値を記憶させておき、実際の起動
時回転数に基づいてテーブルから対応するデューティー
値を読み出して出力させるようにすることが好ましく、
所要時間を短縮することができる。
でないと判定された場合には、ステップSP5におい
て、PI演算(比例・積分演算)開始時か否かを判定
し、PI演算開始時であると判定された場合には、ステ
ップSP6において、初期値を設定する。そして、ステ
ップSP5においてPI演算開始時でないと判定された
場合、またはステップSP6の処理が行われた場合に
は、ステップSP7において、指令回転数を考慮してP
I演算によるデューティー演算を行う。
場合、またはステップSP7の処理が行われた場合に
は、設定され、もしくは算出されたデューティーをデュ
ーティー指令として駆動信号作成部8に供給する。
は次の通りである。
り検出することにより、順風や逆風などの外部負荷が与
えられている状態か否かを判定することができる。
あれば、デューティー演算部7において、起動時回転数
に応じた起動時デューティーを算出し、デューティー指
令D*として駆動信号作成部8に供給することにより、
ファンモータであるブラシレスDCモータ3を確実に起
動させることができる。
転数よりも大きくなれば、PI制御を行ってデューティ
ーを算出し、デューティー指令D*として駆動信号作成
部8に供給することにより、ファンモータであるブラシ
レスDCモータ3を指令回転数で駆動することができ
る。
加電圧を与えるためのデューティー値はインバータ主回
路2aの直流電圧値によって変化するのであるから、直
流電圧値に基づいてデューティー値を補正することが好
ましく、より確実に精度よく起動を行わせることがで
き、しかもブラシレスDCモータ3、インバータ回路素
子の保護を行わせることができる。
って回転している場合には、その回転数に応じた誘起電
圧が発生しているので、起動時のインバータ出力電圧
(モータ印加電圧)をこの誘起電圧よりも低い値とする
と、回生動作が行われて直流電圧が昇圧され、場合によ
ってはインバータ回路素子あるいはブラシレスDCモー
タの耐電圧を越えてインバータ回路素子破壊やモータ絶
縁破壊を引き起こす。
直流電圧昇圧値が0V、5V、10Vとなるデューティ
ー値の一例を示す図である。
ィー値によっては昇圧動作を行う場合があり、また同じ
デューティー値であれば、回転数が高いほど昇圧値が大
きくなる。換言すれば、回転数に応じて起動時のデュー
ティー値、すなわちモータ印加電圧を適切に設定するこ
とによって、昇圧値を所定値以内に抑えることが可能に
なることが分かる。
防止するためには、インバータ出力電圧を昇圧動作を行
わないような値、具体的にはモータ誘起電圧よりも大き
い電圧に設定すればよい。
圧を許さない訳ではなく、使用している回路素子(平滑
コンデンサ、スイッチング素子、ドライバハイブリッド
ICなど)の安全動作領域内に収まるような直流電圧に
なるようにモータ印加電圧を設定すればよい。ここで、
安全動作領域は、図4に示すように、一般に最大定格よ
りも小さな値となっているので、通常使用時にこの領域
内に収まっていれば安全動作を保証することができる。
は、インバータ主回路2aの直流電圧が所定電圧以上に
は昇圧されない電圧であればよいが、余り大きいモータ
印加電圧であれば起動電流値が大きくなってしまうの
で、インバータ回路素子の過電流保護や過熱保護の観点
からはモータ印加電圧を大きくすることは好ましくな
い。そこで、起動電流が運転時最大電流(最高使用回転
数で駆動させた場合の電流値)となる印加電圧を想定
し、モータ印加電圧の最大限度の電圧をこの想定印加電
圧よりも小さい電圧とすることが好ましく、起動時に大
電流が流れることを防止することができる。
っている場合には、外力が加わっていない場合(無風状
態)に比べてモータ印加電圧は小さくてもよいはずであ
るから、モータ印加電圧を無風運転時におけるモータ印
加電圧よりも小さくすることが一層好ましい。
路2aの上アーム駆動用電源(+側スイッチング素子駆
動用電源)を作成する方法の1つとして、ブートストラ
ップ方式を用いる方法が知られている。この方法を採用
した場合には、インバータ主回路2aの下アームのスイ
ッチング素子を所定時間オンすることで上アームのスイ
ッチング素子駆動用の電源を作成するのであるから、下
アームのスイッチング素子のオン時間が短いと上アーム
のスイッチング素子駆動用の電圧が不足し、上アームの
スイッチング素子を駆動することができなくなってしま
う。
ためには、上アームのスイッチング素子駆動用の電圧が
不足しないようにデューティー値を所定のデューティー
値よりも大きく設定して、常に所定の時間以上のオン時
間を確保すればよい。
ティー値の一例を説明する図である。
は正転で所定回転数以下の場合には、上アームのスイッ
チング素子駆動用の電圧が不足しないデューティー値、
それよりも高い回転数の場合には、例えば、昇圧しない
デューティー値、かつ無風時デューティー値よりも小さ
いデューティー値とすることによって、波形出力を安定
して行うことができ、しかも昇圧動作を伴わず、かつ起
動電流値も過大とならないような起動を行うことが可能
となる。
することができる場合であって、逆転の場合、または正
転で所定回転数以下の場合には、上アームのスイッチン
グ素子駆動用の電圧が不足しないデューティー値、それ
よりも高い回転数の場合には、上アームのスイッチング
素子駆動用の電圧が不足しないデューティー値、かつ昇
圧値が安全動作領域内となるデューティー値、かつ起動
電流値が運転時最大電流値以下となるデューティー値と
なるようなデューティー値とすればよい。
デューティー値を上アームのスイッチング素子駆動用の
電圧が不足しないように設定すると、起動時に運転時最
大電流値以上の過大な電流が流れてしまう。したがっ
て、このような領域では、インバータ回路素子やファン
モータの電流保護、過熱保護の観点から、駆動を行わな
いようにすることが好ましい。
時に所定回転数で回転している場合には、安定した起動
を行わせるために一定のモータ印加電圧、すなわち一定
のデューティー値でブラシレスDCモータを起動する必
要はなく、起動直後からPI制御を行ってデューティー
値を決定してもよい。そして、この場合には、回転数に
応じたPI制御の初期デューティー値を決定することに
なる。
SP1において、PI演算開始時か否かを判定し、PI
演算開始時であると判定された場合には、ステップSP
2において、回転数に応じた初期デューティー値を演算
する。
開始時でないと判定された場合、またはステップSP2
の処理が行われた場合には、ステップSP3において、
指令回転数を考慮してPI制御によるデューティー値の
演算を行ってデューティー指令を生成し、駆動信号作成
部7に供給する。
々にデューティーを増加させることができるので、起動
時の過大な電流を防止することができる。
時は確実に起動を行うことができる120度通電を行
い、所定回転数以上では低騒音、低振動を図るために1
50度通電波形や正弦波変調波形を採用することがあ
る。このような場合には、起動時の一定デューティー期
間と通常運転時のPI制御によるデューティー演算期間
とでは、波形とデューティー演算方法とが明確に区別さ
れていた。
には、上述のようなデューティーの区別ができないので
あるから、波形切替時に、例えば通電幅の違いによるモ
ータ印加電圧変化が発生し、一時的な電流増加や急激な
加速による騒音発生などの不都合が生じることがあり、
極端な場合には、過電流保護がかかってファンモータが
停止してしまうことになる。
のデューティー演算部の処理のさらに他の例を説明する
フローチャートである。
か否かを判定し、PI演算開始時であると判定された場
合には、ステップSP2において、回転数に応じた初期
デューティー値を演算する。
開始時でないと判定された場合、またはステップSP2
の処理が行われた場合には、ステップSP3において、
指令回転数を考慮してPI制御によるデューティー値の
演算を行ってデューティー指令を生成し、ステップSP
4において、波形切替時か否かを判定し、波形切替時で
あると判定された場合には、ステップSP5において、
デューティー値を変更する。
と判定された場合、またはステップSP5の処理が行わ
れた場合には、最終的に得られたデューティー値をデュ
ーティー指令として駆動信号作成部7に供給する。
は、その変更を次回のPI演算に反映させる必要がある
が、これは通常のPI制御原理に沿った手法であるか
ら、図7には示していない。
切替時にデューティー値を変更してモータ印加電圧が変
化しないようにすることができ、一時的な電流増加、急
激な加速による騒音発生を防止することができる。ただ
し、上記のデューティー値の変更としては、モータ電流
のピーク値が最小となるように行うことが好ましい。
した場合{図8中(a)参照}と変更しなかった場合
{図8中(b)参照}とにおけるモータ電流変化の例を
示す図である。
変更しない場合には、波形切替後にモータ電流が著しく
増加しているのに対して、デューティー値を変更するこ
とによって、波形切替後におけるモータ電流の増加を大
幅に抑制することができる。
例を説明するフローチャートである。
令が0か否かを判定し、デューティー指令が0であると
判定された場合には、ステップSP2において、停止信
号を作成する。
ー指令が0でないと判定された場合には、ステップSP
3において、現在の回転数が波形切替回転数よりも大き
いか否かを判定し、現在の回転数が波形切替回転数より
も大きいと判定された場合には、ステップSP4におい
て、通常運転時の駆動信号を作成する。逆に、ステップ
SP3において現在の回転数が波形切替回転数(例え
ば、通常時波形出力に必要な位置推定が可能となる回転
数)よりも大きくないと判定された場合には、ステップ
SP5において、起動時の駆動信号を作成する。
場合、ステップSP4の処理が行われた場合、またはス
テップSP5の処理が行われた場合には、作成された停
止信号または駆動信号をゲートドライブ回路2bに供給
する。
おいて、起動時に波形切替回転数よりも大きい回転数で
回転していれば、そのまま通常運転時の駆動信号を作成
してブラシレスDCモータを駆動することにより、振
動、騒音を低減することができる。
数で回転している場合、または回転していない場合に
は、起動時の駆動信号を作成してブラシレスDCモータ
を起動し、その後、波形切替回転数よりも大きい回転数
で回転する状態になれば、通常運転時の駆動信号を作成
してブラシレスDCモータを駆動することができる。
としてブラシレスDCモータのみならず誘導電動機等の
ACモータを採用することが可能である。しかし、誘導
電動機とブラシレスDCモータとのモータ効率は図10
に示すとおりであるから、ファンモータとしてブラシレ
スDCモータを採用することが好ましい。
に起動することができるとともに、必要以上に過電圧、
過電流が発生することを防止し、外部負荷に対する十分
な保護を達成することができるという特有の効果を奏す
る。
を奏する。
え、より確実に精度よく起動、保護を行うことができる
という特有の効果を奏する。
の何れかの効果に加え、安全動作を確保することができ
るという特有の効果を奏する。
え、過電圧を防止することができるという特有の効果を
奏する。
5の効果に加え、昇圧動作を防止し、ひいては過電圧を
防止することができるという特有の効果を奏する。
の何れかの効果に加え、起動時に大電流が流れることを
防止することができるという特有の効果を奏する。
を奏する。
の何れかの効果に加え、インバータの誤動作を防止する
ことができるという特有の効果を奏する。
9の何れかの効果に加え、起動直後から徐々にデューテ
ィーを増加させることに伴って起動時の過電流を防止す
ることができるという特有の効果を奏する。
加え、波形切替時の過電流を防止することができるとい
う特有の効果を奏する。
効果を奏する。
12の何れかの効果に加え、安定な制御および振動、騒
音の低減を達成することができるという特有の効果を奏
する。
13の何れかの効果に加え、省エネルギーを達成するこ
とができるという特有の効果を奏する。
ることにより、請求項1から請求項14の何れかと同様
の効果を奏する。
に起動することができるとともに、必要以上に過電圧、
過電流が発生することを防止し、外部負荷に対する十分
な保護を達成することができるという特有の効果を奏す
る。
効果を奏する。
加え、より確実に精度よく起動、保護を行うことができ
るという特有の効果を奏する。
の何れかの効果に加え、安全動作を確保することができ
るという特有の効果を奏する。
加え、過電圧を防止することができるという特有の効果
を奏する。
求項20の効果に加え、昇圧動作を防止し、ひいては過
電圧を防止することができるという特有の効果を奏す
る。
項18の何れかの効果に加え、起動時に大電流が流れる
ことを防止することができるという特有の効果を奏す
る。
効果を奏する。
項18の何れかの効果に加え、インバータの誤動作を防
止することができるという特有の効果を奏する。
項24の何れかの効果に加え、起動直後から徐々にデュ
ーティーを増加させることに伴って起動時の過電流を防
止することができるという特有の効果を奏する。
加え、波形切替時の過電流を防止することができるとい
う特有の効果を奏する。
効果を奏する。
項27の何れかの効果に加え、安定な制御および振動、
騒音の低減を達成することができるという特有の効果を
奏する。
項28の何れかの効果に加え、省エネルギーを達成する
ことができるという特有の効果を奏する。
ることにより、請求項16から請求項29の何れかと同
様の効果を奏する。
を示すブロック図である。
するフローチャートである。
値が0V、5V、10Vとなるデューティー値の一例を
示す図である。
一例を説明する図である。
明するフローチャートである。
例を説明するフローチャートである。
変更しなかった場合とにおけるモータ電流変化の例を示
す図である。
るフローチャートである。
タ効率を示す図である。
図である。
ある。
フローチャートである。
ーチャートである。
Claims (30)
- 【請求項1】 インバータ出力電圧をファンモータに印
加することによりファンモータを駆動するに当たって、 起動開始時のファンモータの回転数を検出し、検出した
回転数に基づいてモータ印加電圧を決定し、決定したモ
ータ印加電圧を用いてファンモータを起動することを特
徴とするファンモータ制御方法。 - 【請求項2】 インバータのデューティーを変化させる
ことにより、決定したモータ印加電圧をファンモータに
印加する請求項1に記載のファンモータ制御方法。 - 【請求項3】 インバータのデューティー値をインバー
タの直流電圧値に応じて補正する請求項2に記載のファ
ンモータ制御方法。 - 【請求項4】 モータ印加電圧を、昇圧時の直流電圧が
インバータ回路素子の安全動作領域内となる値に設定す
る請求項1から請求項3の何れかに記載のファンモータ
制御方法。 - 【請求項5】 モータ印加電圧を、昇圧動作が行われな
い値に設定する請求項4に記載のファンモータ制御方
法。 - 【請求項6】 モータ印加電圧を、モータ誘起電圧より
も大きい値に設定する請求項4または請求項5に記載の
ファンモータ制御方法。 - 【請求項7】 モータ印加電圧を、起動電流値が運転時
最大電流値よりも小さくなる値に設定する請求項1から
請求項3の何れかに記載のファンモータ制御方法。 - 【請求項8】 モータ印加電圧を、無風運転時における
モータ印加電圧よりも小さい値に設定する請求項7に記
載のファンモータ制御方法。 - 【請求項9】 インバータの上アーム駆動用電源をブー
トストラップ動作により作成し、インバータのデューテ
ィー値を、上アーム電圧不足とならない値に設定する請
求項1から請求項3の何れかに記載のファンモータ制御
方法。 - 【請求項10】 起動直後からPI制御を行ってインバ
ータのデューティーを変化させる請求項1から請求項9
の何れかに記載のファンモータ制御方法。 - 【請求項11】 起動時と通常運転時とでインバータか
ら出力される駆動波形を変更し、かつ駆動波形切替時に
インバータのデューティー値を変更する請求項10に記
載のファンモータ制御方法。 - 【請求項12】 駆動波形切替時のモータ電流ピーク値
が最小となるようにインバータのデューティー値を変更
する請求項11に記載のファンモータ制御方法。 - 【請求項13】 起動時の回転数に基づいてインバータ
から出力される駆動波形を決定する請求項1から請求項
12の何れかに記載のファンモータ制御方法。 - 【請求項14】 ファンモータはブラシレスDCモータ
である請求項1から請求項13の何れかに記載のファン
モータ制御方法。 - 【請求項15】 ファンモータにより空気調和機に含ま
れるファンを駆動する請求項1から請求項14の何れか
に記載のファンモータ制御方法。 - 【請求項16】 インバータ出力電圧をファンモータ
(3)に印加することによりファンモータ(3)を駆動
するものであって、 起動開始時のファンモータ(3)の回転数を検出する回
転数検出手段(5)と、 検出した回転数に基づいてモータ印加電圧を決定する印
加電圧決定手段(7)と、 決定したモータ印加電圧を用いてファンモータ(3)を
起動する起動手段(8)(2b)(2a)とを含むこと
を特徴とするファンモータ制御装置。 - 【請求項17】 前記印加電圧決定手段(7)は、イン
バータ(2a)のデューティーを変化させることによ
り、決定したモータ印加電圧をファンモータ(3)に印
加するものである請求項16に記載のファンモータ制御
装置。 - 【請求項18】 前記印加電圧決定手段(7)は、イン
バータ(2a)のデューティー値をインバータ(2a)
の直流電圧値に応じて補正する補正手段(7)をさらに
含むものである請求項17に記載のファンモータ制御装
置。 - 【請求項19】 前記印加電圧決定手段(7)は、モー
タ印加電圧を、昇圧時の直流電圧がインバータ回路素子
の安全動作領域内となる値に設定するものである請求項
16から請求項18の何れかに記載のファンモータ制御
装置。 - 【請求項20】 前記印加電圧決定手段(7)は、モー
タ印加電圧を、昇圧動作が行われない値に設定するもの
である請求項19に記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項21】 前記印加電圧決定手段(7)は、モー
タ印加電圧を、モータ誘起電圧よりも大きい値に設定す
るものである請求項19または請求項20に記載のファ
ンモータ制御装置。 - 【請求項22】 前記印加電圧決定手段(7)は、モー
タ印加電圧を、起動電流値が運転時最大電流値よりも小
さくなる値に設定するものである請求項16から請求項
18の何れかに記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項23】 前記印加電圧決定手段(7)は、モー
タ印加電圧を、無風運転時におけるモータ印加電圧より
も小さい値に設定するものである請求項22に記載のフ
ァンモータ制御装置。 - 【請求項24】 インバータ(2a)の上アーム駆動用
電源をブートストラップ動作により作成する電源作成手
段をさらに含み、前記印加電圧決定手段(7)は、イン
バータ(2a)のデューティー値を、上アーム電圧不足
とならない値に設定するものである請求項16から請求
項18の何れかに記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項25】 起動直後からPI制御を行ってインバ
ータ(2a)のデューティーを変化させるデューティー
変更手段(7)をさらに含む請求項16から請求項24
の何れかに記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項26】 起動時と通常運転時とでインバータ
(2a)から出力される駆動波形を変更する駆動波形変
更手段(8)をさらに含み、前記デューティー変更手段
(7)は、駆動波形切替時にインバータ(2a)のデュ
ーティー値を変更するものである請求項25に記載のフ
ァンモータ制御装置。 - 【請求項27】 前記デューティー変更手段(7)は、
駆動波形切替時のモータ電流ピーク値が最小となるよう
にインバータ(2a)のデューティー値を変更するもの
である請求項26に記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項28】 起動時の回転数に基づいてインバータ
(2a)から出力される駆動波形を決定する駆動波形決
定手段(8)をさらに含む請求項16から請求項27の
何れかに記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項29】 ファンモータ(3)はブラシレスDC
モータ(3)である請求項16から請求項28の何れか
に記載のファンモータ制御装置。 - 【請求項30】 ファンモータ(3)は空気調和機に含
まれるファンを駆動するものである請求項16から請求
項29の何れかに記載のファンモータ制御装置。
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