JP2002281780A - Electric motor driving system and electric motor controlling method - Google Patents
Electric motor driving system and electric motor controlling methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、広範囲に安定し
て効率よく運転できる電動機駆動システムや電動機の制
御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor drive system and a motor control method capable of operating stably and efficiently over a wide range.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、エアコンなどのファンモータや洗
濯機駆動用のモータなどは、広範囲に安定した可変速制
御や省エネルギー化などのために、従来の誘導電動機か
ら同期電動機が主流になってきており、これら電動機を
インバータ制御により駆動する割合が増加している。2. Description of the Related Art In recent years, synchronous motors have become the mainstream of conventional induction motors for fan motors of air conditioners and the like, and motors for driving washing machines, for variable speed control and energy saving over a wide range. Therefore, the ratio of driving these electric motors by inverter control is increasing.
【0003】図14は従来の同期電動機の駆動回路の構
成を表す概略図である。図において、30は同期電動機
で固定子6と回転子7によって構成されている。20は
位置センサ、1は電源、4はコンバータ、5はインバー
タ装置、31は制御手段である。三相の巻線を有する同
期電動機30の内部には、通常、位置センサ20として
は構成が簡単で安価であるホールICが使用され、例え
ば電気角120度毎に3個あるいは2個配置されてい
る。そして、これらのホールICによって回転子7の回
転位置に対応した位置信号が制御手段31に入力され
る。制御手段31は位置信号に基いて通電波形を形成し
てインバータ5を駆動し同期電動機30の巻線に電圧を
印加することによって、同期電動機を駆動している。FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of a drive circuit of a conventional synchronous motor. In the figure, reference numeral 30 denotes a synchronous motor, which includes a stator 6 and a rotor 7. 20 is a position sensor, 1 is a power supply, 4 is a converter, 5 is an inverter device, and 31 is control means. Inside the synchronous motor 30 having three-phase windings, a Hall IC having a simple structure and an inexpensive position is usually used as the position sensor 20. For example, three or two Hall ICs are arranged every 120 electrical degrees. I have. Then, a position signal corresponding to the rotational position of the rotor 7 is input to the control means 31 by these Hall ICs. The control unit 31 drives the inverter 5 by forming an energization waveform based on the position signal and applying a voltage to the winding of the synchronous motor 30 to drive the synchronous motor.
【0004】従来は、図14に示すように、たとえば3
個の位置センサーが配置されている場合には、3個の位
置センサ20の3つの位置信号を3つとも使用し、3つ
の位置信号から三相の矩形波信号を形成して矩形波駆動
により始動し、その後、概略正弦波の通電に切り替える
もので、制御手段31は、運転状態により、使用する位
置センサの信号の数を切り替えることなく、通電波形を
決定している。例えば、低速回転時と高速回転時とで使
用する位置センサの位置信号数を切り替えることはな
く、最初に使用した位置検出手段20の位置センサの位
置信号の数をそのまま使用して通電波形を決定してい
る。従来技術としては、たとえば、特開平4−2139
0号公報や特開昭59−136058号公報などがあ
る。Conventionally, for example, as shown in FIG.
When three position sensors are arranged, all three position signals of the three position sensors 20 are used, a three-phase rectangular wave signal is formed from the three position signals, and the rectangular wave driving is performed. The control means 31 starts the operation and thereafter switches to a substantially sinusoidal energization. The control means 31 determines the energization waveform without switching the number of signals of the position sensor to be used depending on the operation state. For example, the number of position signals of the position sensor used during low-speed rotation and high-speed rotation is not switched, and the energization waveform is determined using the number of position signals of the position sensor of the position detection unit 20 used first as it is. are doing. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 0 and JP-A-59-136058.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】三相の巻線を有する同
期電動機の位置センサ20としてホールICを使用し、
例えば電気角120度ごとに位置センサ20が3個配置
されている場合について考えると、3個の位置検出手段
20の位置センサの出力信号を3信号とも用いているの
で、回転子7の着磁状態のバラツキにより各相の位置信
号が電気角で120度ごとに出力されない場合には検出
波形に歪みが生じ、回転数のハンチング、効率の低下、
電流増加による過電流遮断などに至り安定した運転がで
きず信頼性が低下していた。A Hall IC is used as a position sensor 20 of a synchronous motor having three-phase windings.
For example, in a case where three position sensors 20 are arranged for every 120 electrical degrees, since the three output signals of the position sensors of the three position detecting means 20 are used, the magnetization of the rotor 7 is performed. If the position signal of each phase is not output every 120 degrees in electrical angle due to state variation, the detected waveform will be distorted, causing hunting of the rotation speed, reduction of efficiency,
Stable operation was not possible due to overcurrent interruption due to an increase in current, and reliability was reduced.
【0006】また、位置センサ20としてホールICを
使用しているので、図15に示すように回転数に応じて
漏れ磁束も大きくなる。図15はホールICを使用した
場合の回転数と漏れ磁束の関係を表す図である。図にお
いて横軸は回転数を表し、縦軸は漏れ磁束(φ)を表し
ている。図に示すように回転数の大きくなる高回転域で
はホールICの漏れ磁束が大きくなり、漏れ磁束(φ)
が大きくなると、検出誤差(回転子の実際の位置と検出
位置とのズレ量)も大きくなり、回転子7の正確な位置
が検出できなくなるという問題点があった。Further, since a Hall IC is used as the position sensor 20, as shown in FIG. 15, the leakage magnetic flux increases in accordance with the rotation speed. FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the rotation speed and the leakage magnetic flux when a Hall IC is used. In the figure, the horizontal axis represents the rotation speed, and the vertical axis represents the leakage magnetic flux (φ). As shown in the figure, the leakage magnetic flux of the Hall IC increases in the high rotation range where the rotation speed increases, and the leakage magnetic flux (φ)
Increases, the detection error (the amount of deviation between the actual position of the rotor and the detected position) also increases, and there is a problem that the accurate position of the rotor 7 cannot be detected.
【0007】さらに、位置センサは通常固定子6に取り
付けられているが、その形状や構造上の制約などによ
り、あるいは位置センサの取り付け用機械の取り付け精
度や取り付け位置の制約により、位置センサ20の取り
つけ精度が悪く配置が120度ごとになっていない場合
や、精度良く位置を検出できる位置や方向に配置できな
い場合などは検出波形に歪みが生じ、回転数のハンチン
グ、効率の低下、電流増加による過電流遮断などに至り
安定した運転ができず問題となっていた。Further, the position sensor is usually mounted on the stator 6, but the position sensor 20 is not fixed due to restrictions on its shape and structure, or restrictions on the mounting accuracy and mounting position of the machine for mounting the position sensor. If the mounting accuracy is poor and the arrangement is not every 120 degrees, or if it cannot be arranged in a position or direction where the position can be detected with high accuracy, the detected waveform will be distorted, resulting in hunting of the rotation speed, reduction in efficiency, and an increase in current. Stable operation could not be achieved due to overcurrent interruption, etc., which was a problem.
【0008】また、位置センサを設けないで位置センサ
レス制御を行っている場合は、起動に時間がかかった
り、また、低速域では誘起電圧が小さく、仮に脱調した
としても脱調したかどうかが判断できず、脱調検出を行
うのが困難であり安定した運転ができなかった。Further, when the position sensorless control is performed without providing a position sensor, it takes a long time to start, and in a low-speed region, the induced voltage is small. It was not possible to judge, it was difficult to detect step-out, and stable operation was not possible.
【0009】また、図16に示すように加速時あるいは
負荷変動時には、位相が最適値からズレて、電流や損失
が増加してしまう問題があった。図16は電動機回転数
と電流の関係を表す図であり、横軸は回転周波数を表し
縦軸は電流Iを表している。図に示すようにある回転数
NAの時、最適な位相角度のポイント(図中の●印)で
は電流値が小さく(I0)効率が良いが、それをはずれ
る(例えば図中の△印)と電流値が大きく(I1)なり
損失も増大していた。Further, as shown in FIG. 16, at the time of acceleration or load fluctuation, there is a problem that the phase deviates from the optimum value and current and loss increase. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the motor rotation speed and the current. The horizontal axis represents the rotation frequency, and the vertical axis represents the current I. As shown in the figure, at a certain rotational speed NA, the current value is small (I0) at the point of the optimal phase angle (marked by ● in the figure) and the efficiency is good, but when it is deviated from it (for example, mark Δ in the figure). The current value was large (I1) and the loss was also increasing.
【0010】また、従来の同期電動機駆動システムで
は、固定子巻線の電圧と電流の位相差が最適位相角度か
らはずれた場合、目標回転数にしようとして電圧を上昇
させると電流が大きくなり損失の増大や効率の低下が発
生したり、トルク不足により目標回転数まで回転数を上
昇できない場合が発生していた。In the conventional synchronous motor drive system, when the phase difference between the voltage and current of the stator winding deviates from the optimum phase angle, increasing the voltage to achieve the target rotation speed increases the current, resulting in a loss. In some cases, the rotation speed cannot be increased to the target rotation speed due to an increase or a decrease in efficiency or a lack of torque.
【0011】この場合、回転数を上昇するために電圧を
上げても、回転数は増加せずに電流だけが増えて、過電
流となり停止したり、あるいは、減磁レベル付近まで電
流が上昇して回転子磁束φが減磁してしまったりして安
定した運転を確保できず、信頼性の低下をまねいてい
た。たとえば、ファンモータに適用された場合は、ファ
ンの設置場所が低温で空気密度が大きい場合や、あるい
は逆風の場合などのようにファンが逆回転方向のトルク
を与えられてしまった場合や、また、ホールICが固定
子6の漏れ磁束の影響を受けて位置検出信号にズレが発
生してしまう場合は、回転トルクが負荷トルクに比べて
小さくなりファンモータが加速できず安定した運転がで
きないという問題が発生していた。In this case, even if the voltage is increased to increase the rotation speed, only the current increases without increasing the rotation speed, and the overcurrent stops and the current increases, or the current increases to near the demagnetization level. As a result, the rotor magnetic flux φ is demagnetized, and stable operation cannot be ensured, leading to a decrease in reliability. For example, when applied to a fan motor, when the fan is installed at low temperature and the air density is high, or when the fan is given a torque in the reverse rotation direction such as in the case of a head wind, or If the Hall IC is displaced in the position detection signal due to the influence of the leakage magnetic flux of the stator 6, the rotational torque becomes smaller than the load torque, and the fan motor cannot be accelerated and stable operation cannot be performed. There was a problem.
【0012】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、信頼性の高い電動機駆動システ
ムおよび電動機の制御方法を得ることを目的とする。ま
た、精度良く安定した電動機制御の行える電動機駆動シ
ステムおよび電動機の制御方法を得ることを目的とす
る。また、使用する位置センサの数あるいは使用する位
置信号の数を削減することを目的とする。また、低コス
トの電動機駆動システムおよび電動機の制御方法を得る
ことを目的とする。また、センサ配置基板の小型化およ
び電動機駆動システムの小型化を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to obtain a highly reliable motor drive system and a method for controlling a motor. It is another object of the present invention to provide a motor drive system and a motor control method capable of performing stable and accurate motor control. Another object is to reduce the number of position sensors to be used or the number of position signals to be used. It is another object of the present invention to obtain a low-cost motor drive system and a method for controlling a motor. It is another object of the present invention to reduce the size of the sensor arrangement board and the size of the motor drive system.
【0013】また、広範囲な運転範囲において効率良く
安定した運転状態を確保できる電動機駆動システムおよ
び電動機の制御方法を得ることを目的とする。また、回
転子位置の検出誤差が小さく、正確な回転子位置が検出
できる電動機駆動システムを得ることを目的とする。It is another object of the present invention to provide a motor drive system and a motor control method capable of efficiently and stably operating in a wide operating range. It is another object of the present invention to provide an electric motor drive system in which a rotor position detection error is small and an accurate rotor position can be detected.
【0014】また、位置センサレス制御において、低速
域でも回転位置を精度良く検出でき、脱調判断を可能に
することを目的とする。また、回転数を目標値まで上昇
できる電動機駆動システムおよび電動機の制御方法を得
ることを目的とする。It is another object of the present invention to provide a position sensorless control capable of accurately detecting a rotational position even in a low speed range and enabling a step-out determination. It is another object of the present invention to provide an electric motor drive system and an electric motor control method capable of increasing the number of revolutions to a target value.
【0015】また、回転数が上昇せずに電流だけが増加
し続ける場合でも、電流増大による過電流停止を防止す
ることを目的とする。また、減磁レベル付近まで電流が
増大して回転子磁束が減磁するのを防止することを目的
とする。It is another object of the present invention to prevent an overcurrent from stopping due to an increase in current even when only the current continues to increase without increasing the rotation speed. It is another object of the present invention to prevent a rotor magnetic flux from being demagnetized due to an increase in current near a demagnetization level.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明に係
る電動機駆動システムは、同期電動機の巻線が発生する
誘起電圧に対して一定の位相関係を有する位置信号を出
力するn(n:1以上の整数)個の位置検出手段と、n
個の位置検出手段により出力されたn個の位置信号のう
ち運転状態に応じて使用する位置信号を選択することに
よって使用する位置信号の数を変更する位置信号切り替
え手段と、位置信号切り替え手段により選択された位置
信号をもとに同期電動機の通電波形を形成する通電波形
形成手段と、通電波形形成手段により形成された通電波
形に基づいて同期電動機の巻線に電圧を印加して同期電
動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えたものであ
る。The motor drive system according to the first aspect of the present invention outputs a position signal having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of a synchronous motor. : 1 or more integer position detecting means, and n
Position signal switching means for changing the number of position signals to be used by selecting a position signal to be used in accordance with the operation state from the n position signals output by the position detection means; Energizing waveform forming means for forming an energizing waveform of the synchronous motor based on the selected position signal; and applying a voltage to the winding of the synchronous motor based on the energizing waveform formed by the energizing waveform forming means to control the synchronous motor. Electric motor driving means for driving.
【0017】本発明の第2の発明に係る電動機駆動シス
テムは、同期電動機の回転数に応じて使用する位置信号
の数を切り替えるようにしたものである。A motor drive system according to a second aspect of the present invention is configured to switch the number of position signals to be used according to the number of rotations of a synchronous motor.
【0018】本発明の第3の発明に係る電動機駆動シス
テムは、少なくとも起動時あるいは低速回転時にはn個
の位置信号を使用し、それ以外の回転数では使用する位
置信号の数をn個より少なくしたものである。The motor drive system according to the third aspect of the present invention uses n position signals at least at the time of startup or low-speed rotation, and uses less than n position signals at other rotation speeds. It was done.
【0019】本発明の第4の発明に係る電動機駆動シス
テムは、位置検出手段よりの位置信号をもとに同期電動
機の回転数を検出する回転数検出手段と、位置信号に対
して同期電動機に印加される印加電圧の位相差を把握し
て所定値だけ加減することによって位置信号に対する印
加電圧の位相差を変更する位相変更手段と、位相変更手
段によって変更された印加電圧およびその位相に基いて
同期電動機を駆動するための通電波形を形成する通電波
形形成手段と、を備え、回転数検出手段により検出され
た回転数が目標回転数から外れている場合に印加する電
圧の位相を変更することによって目標回転数となるよう
にしたものである。A motor drive system according to a fourth aspect of the present invention is a motor drive system for detecting the number of rotations of a synchronous motor based on a position signal from a position detector, and a synchronous motor for the position signal. Phase changing means for changing the phase difference of the applied voltage with respect to the position signal by grasping the phase difference of the applied voltage and adjusting the phase difference by a predetermined value; and based on the applied voltage changed by the phase changing means and its phase. An energization waveform forming means for forming an energization waveform for driving the synchronous motor; and changing a phase of a voltage applied when the number of rotations detected by the number of rotations detection means is out of a target number of rotations. Thus, the target rotation speed is obtained.
【0020】本発明の第5の発明に係る電動機駆動シス
テムは、位置検出手段に、同期電動機の回転子位置を検
出する位置センサーあるいは同期電動機の巻線に流れる
電流を検出する電流検出手段を使用するようにしたもの
である。The motor drive system according to a fifth aspect of the present invention uses, as the position detecting means, a position sensor for detecting the rotor position of the synchronous motor or a current detecting means for detecting a current flowing through the winding of the synchronous motor. It is intended to be.
【0021】本発明の第6の発明に係る電動機駆動シス
テムは、3相同期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対
して各々一定の位相関係を有する異なる相の位置信号を
出力するn(n=1、2、3)個の位置検出手段を設け
たものである。A motor drive system according to a sixth aspect of the present invention outputs n (n) position signals of different phases each having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of a three-phase synchronous motor. = 1, 2, 3) position detecting means.
【0022】本発明の第7の発明に係る電動機駆動シス
テムは、同期電動機の回転数を検出する回転数検出手段
と、同期電動機に印加された電圧値の変化割合を記憶す
る電圧記憶手段と、回転数検出手段により検出された回
転数の変化割合とを記憶する回転数記憶手段と、電圧記
憶手段により得られる電圧の変化量に対する回転数記憶
手段により得られる回転数の変化量の変化割合を演算し
て変化割合に応じて同期電動機に印加する印加電圧の位
相角度を所定量だけ変更する位相角制御手段と、を備え
たものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a motor drive system comprising: a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of a synchronous motor; a voltage storage means for storing a change ratio of a voltage value applied to the synchronous motor; A number-of-revolutions storage means for storing the rate of change of the number of revolutions detected by the number-of-revolutions detection means; Phase angle control means for calculating and changing the phase angle of the applied voltage applied to the synchronous motor by a predetermined amount according to the change rate.
【0023】本発明の第8の発明に係る電動機駆動シス
テムは、同期電動機の回転数を検出する回転数検出手段
と、同期電動機に印加された電圧値の変化割合を記憶す
る電圧記憶手段と、回転数検出手段により検出された回
転数の変化割合を記憶する回転数記憶手段と、電圧記憶
手段により得られる電圧の変化量に対する回転数記憶手
段により得られる回転数の変化量の変化割合に応じて目
標回転数を変更する回転数決定手段と、を備えたもので
ある。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an electric motor drive system comprising: a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of a synchronous motor; a voltage storing means for storing a change ratio of a voltage value applied to the synchronous motor; A number-of-revolutions storage means for storing a rate of change of the number of revolutions detected by the number-of-revolutions detection means; Rotation speed determining means for changing the target rotation speed.
【0024】本発明の第9の発明に係る電動機の制御方
法は、同期電動機に発生する誘起電圧、あるいは同期電
動機の巻線が発生する誘起電圧に対して一定の位相関係
を有する位置信号を検出し、誘起電圧あるいは位置信号
に対する印加電圧の位相角度と予め回転数に対応して記
憶されている目標位相角度とを比較して印加する電圧の
位相角度が目標位相角度になるように印加する電圧の位
相角度を変更して位相情報を出力する位相変更ステップ
と、位相変更ステップより得られる位相情報をもとに同
期電動機を駆動するための通電波形を形成する通電波形
形成ステップと、通電波形形成ステップにより形成され
た通電波形に基づいて同期電動機の巻線に電圧を印加し
て同期電動機を駆動する電動機駆動ステップと、を備え
たものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a motor control method for detecting an induced voltage generated in a synchronous motor or a position signal having a fixed phase relationship with an induced voltage generated in a winding of the synchronous motor. Then, a phase angle of the applied voltage with respect to the induced voltage or the position signal is compared with a target phase angle stored in advance corresponding to the rotation speed, and a voltage applied so that the phase angle of the applied voltage becomes the target phase angle. A phase changing step of changing the phase angle of the phase and outputting phase information; an energizing waveform forming step of forming an energizing waveform for driving the synchronous motor based on the phase information obtained from the phase changing step; A motor driving step of driving the synchronous motor by applying a voltage to the winding of the synchronous motor based on the conduction waveform formed by the step.
【0025】本発明の第10の発明に係る電動機の制御
方法は、同期電動機の回転数を検出する回転数検出ステ
ップを備え、回転数検出ステップにて検出された実回転
数が目標回転数になるように印加電圧の電圧値あるいは
位相角度を変更するようにしたものである。A motor control method according to a tenth aspect of the present invention includes a rotation speed detection step for detecting a rotation speed of the synchronous motor, and the actual rotation speed detected in the rotation speed detection step is set to a target rotation speed. In this case, the voltage value or the phase angle of the applied voltage is changed in such a manner.
【0026】本発明の第11の発明に係る電動機の制御
方法は、同期電動機の回転数の変化割合を記憶する回転
数記憶ステップと、同期電動機に印加された印加電圧の
変化割合を記憶する電圧記憶ステップと、回転数記憶ス
テップより得られる回転数の変化割合と電圧記憶ステッ
プより得られる印加電圧の変化割合をそれぞれ予め決め
られた所定値と比較して印加電圧の位相角度の変更ある
いは目標回転数の変更を行う比較変更ステップと、比較
変更ステップにより変更された印加電圧の位相角度の情
報あるいは目標回転数の情報をもとに同期電動機の回転
数を変更して駆動するための通電波形を形成する通電波
形形成ステップと、通電波形形成ステップにより形成さ
れた通電波形に基づいて同期電動機の巻線に電圧を印加
して同期電動機を駆動する電動機駆動ステップと、を備
えたものである。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a motor, comprising: a rotation speed storing step of storing a change ratio of a rotation speed of the synchronous motor; and a voltage storing a change ratio of an applied voltage applied to the synchronous motor. The storage step and the change rate of the rotation speed obtained from the rotation number storage step and the change rate of the applied voltage obtained from the voltage storage step are respectively compared with predetermined values to change the phase angle of the applied voltage or to change the target rotation. A step of changing the number of rotations and an energization waveform for changing the rotation speed of the synchronous motor based on the information on the phase angle of the applied voltage or the information on the target rotation speed changed in the comparison change step. A voltage is applied to the winding of the synchronous motor based on the current waveform formed in the current waveform forming step and the current waveform formed in the current waveform forming step. A motor driving step of moving, in which with a.
【0027】本発明の第12の発明に係る電動機の制御
方法は、同期電動機に発生する誘起電圧、あるいは同期
電動機の巻線が発生する誘起電圧に対して一定の位相関
係を有するn(n:1以上の整数)個の位置信号を検出
する位置信号検出ステップと、位置信号検出ステップに
より検出されたn個の位置信号のうち運転状態に応じて
使用する位置信号を選択することによって使用する位置
信号の数を変更する位置信号切り替えステップと、を備
えたものである。In the motor control method according to the twelfth aspect of the present invention, n (n: n) having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated in the synchronous motor or an induced voltage generated in the winding of the synchronous motor. A position signal detecting step of detecting (integral number of 1 or more) position signals, and a position to be used by selecting a position signal to be used in accordance with the operation state from the n position signals detected by the position signal detecting step. And a position signal switching step of changing the number of signals.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本発明の実
施の形態1を表す同期電動機駆動システムを示す図であ
り、図において、1は電源、4はコンバータ、30は電
動機であり固定子6、回転子7によって構成されてい
る。また、2は位置検出手段であり、たとえば位置セン
サ(ホールICなど)が使用され、回転子7の回転位置
に対応した誘起電圧信号に同期した位置信号を出力す
る。ここで、同期電動機の巻線に発生する誘起電圧をも
とにした通電タイミングで同期電動機の巻線に電圧を印
加して電動機を駆動するのがよいが、位置検出手段2の
位置センサが出力する位置信号が誘起電圧信号に同期し
ている場合は、本実施の形態では誘起電圧を直接検出す
る代わりに位置検出手段2の位置信号を使用するように
している。3はこの位置検出手段2が出力する位置信号
をもとに電動機を駆動する通電信号を出力する制御手段
であり、5は制御手段3よりの通電信号による通電タイ
ミングにて固定子6の巻線に電圧を印加して電動機30
を駆動するインバータである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a synchronous motor drive system according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a power source, 4 denotes a converter, and 30 denotes a motor, which is constituted by a stator 6 and a rotor 7. . Reference numeral 2 denotes a position detecting means, for example, using a position sensor (such as a Hall IC), which outputs a position signal synchronized with an induced voltage signal corresponding to the rotational position of the rotor 7. Here, it is preferable to drive the motor by applying a voltage to the winding of the synchronous motor at an energization timing based on an induced voltage generated in the winding of the synchronous motor. When the position signal to be synchronized is synchronized with the induced voltage signal, in the present embodiment, the position signal of the position detecting means 2 is used instead of directly detecting the induced voltage. Reference numeral 3 denotes control means for outputting an energization signal for driving the electric motor based on the position signal output from the position detection means 2. Reference numeral 5 denotes a winding of the stator 6 at an energization timing based on the energization signal from the control means 3. Voltage to the motor 30
Is an inverter that drives.
【0029】回転子の位置検出を行う位置検出手段2と
して位置センサを設ける場合は、一般的には3相の場合
はそれぞれの相に1個づつ合計3個の位置センサが配置
されるが、本発明では別に3個でなくとも良く1つの相
に複数個配置してもよい。また、3相の全ての相に配置
しなくても良く、2個でも1個でも良い。したがって位
置検出手段2の数は、n個(nは1以上の整数)であれ
ば良く、1つの相に複数配置してもよいが、位置検出手
段2の位置センサの個数は少ない方がコストが安くなる
ので、3相の場合は3個より多くする必要はなく、3個
あるいは3個よりも少なく2個でも1個でも良く、少な
ければ少ないほどコストの低減が図れる。When a position sensor is provided as the position detecting means 2 for detecting the position of the rotor, generally in the case of three phases, a total of three position sensors are arranged, one for each phase. In the present invention, the number is not limited to three but may be plural in one phase. In addition, it is not necessary to dispose them in all three phases, and two or one phase may be used. Therefore, the number of the position detecting means 2 may be n (n is an integer of 1 or more), and a plurality of the position detecting means 2 may be arranged in one phase. In the case of three phases, it is not necessary to use more than three pieces, and three or less than three pieces may be used, or two or one pieces. The smaller the number, the lower the cost.
【0030】また、位置検出手段2の位置センサの数を
3個より少なく2個、あるいは1個にすることで、構造
上スペースができ位置センサの取り付けに関して構造上
の制限を受けにくくなるため精度良く位置検出すること
ができる。また、10は電流検出手段であり、電動機3
0の巻線に流れる電流を検出するもであり、設ける必要
がある場合のみ設ければよい。また、3相でなくても良
く、単相でも3相以上でも良い。Also, by reducing the number of position sensors of the position detecting means 2 to less than three and to two or one, there is a space for the structure, and the mounting of the position sensor is less likely to be restricted by the structure. The position can be detected well. Reference numeral 10 denotes a current detecting means, and the motor 3
It detects the current flowing through the zero winding, and may be provided only when necessary. Further, the phase need not be three, and may be a single phase or three or more phases.
【0031】ここで、制御手段3について図2を用いて
説明する。図2は本発明の実施の形態1を表す制御手段
の構成の一例について説明した図である。図において、
101は位置検出手段2の位置センサの位置信号に基づ
いて回転子7の位置および電動機30の回転周波数(回
転数)を検出する回転数検出手段、102は回転周波数
(回転数)に応じて使用する位置センサの信号の数を切
り替える位置信号切り替え手段である。103は目標回
転数を出力する回転数指令手段、104は目標回転数と
検出回転数を比較して検出回転数が目標回転数になるの
に必要な印加電圧値およびその位相を出力する電圧・位
相決定手段である。105は電圧・位相決定手段により
決定された電圧値および位相を実際にインバータ5が同
期電動機30に出力できるように通電波形を生成してイ
ンバータ5に出力する通電波形形成手段である。Here, the control means 3 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit according to the first embodiment of the present invention. In the figure,
101 is a rotation number detecting means for detecting the position of the rotor 7 and the rotation frequency (rotation number) of the electric motor 30 based on the position signal of the position sensor of the position detection means 2, and 102 is used according to the rotation frequency (rotation number). This is a position signal switching unit that switches the number of signals of the position sensor to be switched. 103 is a rotation speed command means for outputting a target rotation speed; 104 is a voltage for outputting an applied voltage value and a phase necessary for the detected rotation speed to become the target rotation speed by comparing the target rotation speed and the detected rotation speed. It is a phase determining means. Reference numeral 105 denotes a conduction waveform forming unit that generates a conduction waveform so that the inverter 5 can actually output the voltage value and phase determined by the voltage / phase determination unit to the synchronous motor 30 and outputs the generated waveform to the inverter 5.
【0032】次に動作について説明する。位置検出手段
2が回転子7の回転位置に対応した誘起電圧と同期した
位置信号を出力することで、制御手段3が位置検出手段
2の位置信号をもとに電動機30を駆動するための通電
波形(通電信号)を出力する。その結果、モータを駆動
するインバータ装置5は制御装置3の出力する通電タイ
ミングで固定子6の巻線に電圧を印加して電動機を駆動
する。Next, the operation will be described. When the position detecting means 2 outputs a position signal synchronized with the induced voltage corresponding to the rotational position of the rotor 7, the control means 3 supplies power for driving the electric motor 30 based on the position signal of the position detecting means 2. Outputs a waveform (energization signal). As a result, the inverter device 5 that drives the motor applies a voltage to the winding of the stator 6 at the energization timing output by the control device 3 to drive the motor.
【0033】すなわち、位置検出手段2の位置信号が制
御手段3内の回転数検出手段101に出力される。ま
た、回転数検出手段101は位置検出手段2の位置信号
をもとに回転周波数(回転数)を演算し、位置信号切り
替え手段102に出力する。位置信号切り替え手段10
2は予め設定された回転数に応じて使用する位置信号の
数を選択して切り替える。ここで、位置検出手段2とし
て位置センサがたとえば3個配置されていた場合は、起
動時は位置センサの位置信号を3つとも使用し、回転数
が上昇して予め設定された回転数(例えば定速回転数領
域や高速回転数領域)になった場合に位置精度の良好な
2つの位置信号のみ(あるいは1つでも良い)を選択し
て使用する位置信号の数を切り替えるような制御を行
う。以後、使用される位置信号は、切り替え後の位置精
度の良好な位置信号が使用されれるが、回転数が変化し
て設定された回転数になれば、また使用する位置信号を
選択して位置信号の数を変更する。That is, the position signal of the position detecting means 2 is output to the rotational speed detecting means 101 in the control means 3. Further, the rotation number detecting means 101 calculates a rotation frequency (number of rotations) based on the position signal of the position detecting means 2 and outputs it to the position signal switching means 102. Position signal switching means 10
The number 2 selects and switches the number of position signals to be used according to a preset rotation speed. Here, if, for example, three position sensors are arranged as the position detecting means 2, at the time of startup, all three position signals of the position sensors are used, and the number of rotations increases and the number of rotations set in advance (for example, In the case of a constant-speed rotation speed region or a high-speed rotation speed region), control is performed such that only two position signals with good position accuracy (or one position signal) are selected and the number of position signals to be used is switched. . Thereafter, as the position signal to be used, a position signal with good position accuracy after switching is used. However, when the rotation speed changes to the set rotation speed, the position signal to be used is selected again and the position signal is selected. Change the number of signals.
【0034】そして、電圧・位相決定手段104にて回
転数指令手段103より与えられる目標回転数と回転数
検出手段101にて検出される検出回転数とを比較して
検出回転数が目標回転数になるのに必要な印加電圧値お
よびその位相を出力する。通電波形形成手段105は電
圧・位相決定手段104にて出力された印加電圧値とそ
の位相でインバータ5が同期電動機30を駆動できるよ
うな通電波形を形成する。通電波形形成手段105によ
って形成された通電波形によってインバータ5は同期電
動機30の固定子6の巻線に電圧を印加して回転数を制
御しながら同期電動機30を駆動する。The voltage / phase determining means 104 compares the target rotation speed given by the rotation speed command means 103 with the detection rotation speed detected by the rotation speed detection means 101, and determines the detected rotation speed as the target rotation speed. And outputs the applied voltage value and its phase required to become. The energization waveform forming means 105 forms an energization waveform such that the inverter 5 can drive the synchronous motor 30 with the applied voltage value output from the voltage / phase determination means 104 and its phase. The inverter 5 drives the synchronous motor 30 while applying a voltage to the windings of the stator 6 of the synchronous motor 30 to control the number of revolutions according to the conduction waveform formed by the conduction waveform forming means 105.
【0035】ここで、取りつけられる位置検出手段2の
数は3相に対して3個である必要はなくn個(nは1以
上の整数)であればよく、4個、2個、1個でもよい。
本発明では、n個の位置検出手段2のうち運転状態(運
転周波数、回転数、電流、位相など)に応じて位置精度
の良い位置信号のみを選択して使用する位置信号の数を
切り替えるようにしているので、従来と異なり安定した
同期電動機の運転状態を確保できる。ここで、取りつけ
られる位置検出手段2の数がn個であれば、選択する位
置信号の数はn個より少なければよい。Here, the number of the position detecting means 2 to be attached does not need to be three for three phases, but may be n (n is an integer of 1 or more), four, two, one. May be.
In the present invention, the number of position signals to be used is switched by selecting only position signals having good position accuracy according to the operation state (operation frequency, rotation speed, current, phase, etc.) of the n position detection means 2. Therefore, a stable operating state of the synchronous motor can be ensured unlike the related art. Here, if the number of attached position detecting means 2 is n, the number of position signals to be selected may be smaller than n.
【0036】従って、位置信号の数を減らしても問題と
ならない運転状態において、取り付け位置や方向による
位相ズレ、あるいは検出誤差など位置センサに関する誤
差が大きく精度が悪い位置検出手段2の位置信号を使わ
ないようにすることによって、位置検出手段2の取り付
け位置や方向による位相ズレ、あるいは位置検出手段2
の検出誤差など位置検出手段2(たとえばホールICな
どの位置センサ)に関する誤差がなくなり精度良く運転
でき、かつ信頼性の高い電動機駆動システムを得ること
ができる。Therefore, in an operating state where there is no problem even if the number of position signals is reduced, the position signal of the position detecting means 2, which has a large error with respect to the position sensor, such as a phase shift due to the mounting position or direction, or a detection error, and has low accuracy is used. By avoiding this, the phase shift due to the mounting position and direction of the position detecting means 2 or the position detecting means 2
Therefore, an error relating to the position detecting means 2 (for example, a position sensor such as a Hall IC) such as a detection error can be eliminated, and a highly reliable motor drive system that can be operated with high accuracy can be obtained.
【0037】ここで、位置信号切り替え手段102にお
ける位置検出手段2の選択方法について説明する。通
常、位置検出手段2の取りつけ精度すなわち取り付け位
置や方向のズレにより位置信号の精度が決まるため、ど
の位置信号を選択するかを予め決めておけば良い。位置
検出手段2を実際に使用する基板などに実際と同じ状態
で取りつけ、すべての位置検出手段2の位置信号に対し
て取り付け位置や方向による位相ズレがあるかどうかを
予め検査などにて検出しておき、取り付け位置や方向に
よる位相ズレの大きな位置検出手段2以外の位置信号を
選択するように決めておけば良い。この場合、全数検査
して取り付け位置や方向のズレの大きなものを検出して
も良いが、同一ロットであれば取り付け位置や方向のズ
レは略同一になるため、ロットの最初のものだけ検査す
るようにしても良い。Here, a method of selecting the position detecting means 2 in the position signal switching means 102 will be described. Usually, the accuracy of the position signal is determined by the mounting accuracy of the position detecting means 2, that is, the displacement of the mounting position or the direction, and it is sufficient to determine in advance which position signal to select. The position detecting means 2 is mounted on a board or the like to be actually used in the same state as the actual state, and it is detected in advance by inspection or the like whether or not there is a phase shift due to the mounting position and direction with respect to the position signals of all the position detecting means 2. In advance, it may be determined that a position signal other than the position detecting means 2 having a large phase shift due to the mounting position or direction is selected. In this case, the whole lot may be inspected to detect a large deviation in the mounting position and direction, but if the same lot, the deviation in the mounting position and direction is almost the same, so only the first lot is inspected. You may do it.
【0038】また、位置検出手段2の位置信号を運転中
に自動で選択する方法について説明する。電動機は、運
転中、ある速度(回転数)において、最適位相角度にあ
れば電流値が最小になるが、仮に位置信号のズレが大き
い場合には最適位相角度になるように制御できなくなる
ため、電流値が増大する。したがって、電流検出手段を
設けて運転中の電流(母線電流)を検出して、それぞれ
の位置信号をもとにして電圧を印加した場合に電流の小
さくなるような位置信号を選択するようにすればよい。
(予め回転数ごとに対応した目標電流値を設けてこの目
標電流値以下となるような位置信号を選択するようにす
れば良い。)A method for automatically selecting the position signal of the position detecting means 2 during operation will be described. During operation, at a certain speed (rotational speed), the electric motor has a minimum current value if it is at the optimum phase angle. However, if the deviation of the position signal is large, it becomes impossible to control the motor so as to obtain the optimum phase angle. The current value increases. Therefore, a current detecting means is provided to detect a current (bus current) during operation, and to select a position signal that reduces the current when a voltage is applied based on the respective position signals. Just fine.
(A target current value corresponding to each rotation speed may be provided in advance, and a position signal that is equal to or less than the target current value may be selected.)
【0039】次に、位置信号切り替え手段102によっ
て選択された位置信号にて、残りの相の位置信号を推定
する方法について説明する。ここでは、一例として3相
の同期電動機で位置検出手段2が異なる相に3個取りつ
けられている場合について説明する。最初に図3を用い
て異なる相の3相分の位置信号の位置信号の波形につい
て説明する。Next, a method for estimating the position signals of the remaining phases based on the position signals selected by the position signal switching means 102 will be described. Here, as an example, a case will be described in which three position detecting means 2 are attached to different phases in a three-phase synchronous motor. First, the waveforms of the position signals of the position signals for three different phases will be described with reference to FIG.
【0040】図3は、位置検出手段2(たとえばホール
ICなどの位置センサ)が各相に1個づつの3個取りつ
けられ、3相分の位置信号を出力している場合の、3相
分の位置信号波形の一例を表す図である。図において、
横軸は時間を表し、縦軸は各相(U、V、W相)の通電
波形を表している。図中の数字〜は、それぞれが電
気周期の1/6区間を表している。すなわち一つの区間
(例えば、)が電気周期の1/6に相当する。一般的
に、回転子7の回転周波数は、(電気周波数)/(回転
子7の極対数)で表される。ここで極対数とは4極モー
タでは2となり、2極モータでは1となる。FIG. 3 shows three phase detectors when three position detectors 2 (for example, position sensors such as Hall ICs) are mounted, one for each phase, and three phase signals are output. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a position signal waveform of FIG. In the figure,
The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the conduction waveform of each phase (U, V, W phases). The numbers ~ in the figure each represent a 1/6 section of the electric cycle. That is, one section (for example) corresponds to 1/6 of the electric cycle. Generally, the rotation frequency of the rotor 7 is represented by (electric frequency) / (number of pole pairs of the rotor 7). Here, the number of pole pairs is 2 for a 4-pole motor and 1 for a 2-pole motor.
【0041】図において、U相の場合を例に説明する。
U相では区間の終わり、すなわち区間の始めで通電
されて通電波形が立ち上がっており、〜の区間で通
電された状態を維持し区間の終わりで通電がOFFさ
れて通電波形が立ち下がった状態となっている。そし
て、〜区間中は通電OFF状態が続き、区間の始
めで再度通電ONされ通電波形が立ち上がった状態とな
っている。以後はこの繰り返しとなっている。この場合
は、1周期を(D)で表している。同様にV相、W相も
通電ON/OFFを繰り返し行う。但し、通電のON/
OFFタイミングがそれぞれ2区間(2/6周期)だけ
ずれている。In the figure, the case of the U phase will be described as an example.
In the U-phase, at the end of the section, that is, at the beginning of the section, electricity is supplied and the energization waveform rises. Has become. Then, during the section, the power supply OFF state continues, and the power supply is turned ON again at the beginning of the section, and the power supply waveform rises. This has been repeated thereafter. In this case, one cycle is represented by (D). Similarly, energization ON / OFF is repeated for the V phase and the W phase. However, ON /
The OFF timing is shifted by two sections (2/6 cycle).
【0042】ここで、3個の位置検出手段2のうち位置
信号切り替え手段102によって位置精度の良い2つの
位置信号が選択された場合の残りの1相分の位置信号を
予測する方法について説明する。すなわち、設定回転数
以上になった場合に、位置信号切り替え手段102によ
って位置信号の数が3つから精度の良い2つに選択され
た場合の選択された2つの位置信号から残る1相分の位
置信号を予測する方法について説明する。Here, a method of estimating the remaining one-phase position signal when two position signals having good position accuracy are selected by the position signal switching means 102 among the three position detection means 2 will be described. . In other words, when the number of rotations becomes equal to or more than the set number of rotations, when the number of position signals is selected from three to two with high accuracy by the position signal switching means 102, the remaining one phase signal from the two selected position signals is obtained. A method for estimating the position signal will be described.
【0043】例えば、図3において、U相とV相の位置
信号を検出してW相の信号を予測する場合は、区間に
おけるV相の立ち下がりからU相の立ち上がりまでの時
間(A)を検出して記憶しておき、この時間(A)をU
相の立ち上がり時点に加算した時点がW相の立ち下がり
となるのでW相のタイミングを決定することができる。
このとき、W相の電気周期は検出した時間(A)の6倍
とすればよい。For example, in FIG. 3, when detecting the U-phase and V-phase position signals and predicting the W-phase signal, the time (A) from the fall of the V-phase to the rise of the U-phase in the section is calculated. The time (A) is detected and stored.
Since the time point added to the rising point of the phase becomes the falling point of the W phase, the timing of the W phase can be determined.
At this time, the electric cycle of the W phase may be set to be six times the detected time (A).
【0044】あるいは、図3の区間におけるV相の立
ち上がりからU相の立ち下がりまでの時間(B)を検出
して記憶し、この時間(B)をU相立ち下がり時点に加
算した時点がW相の立ち上がりとなり、W相の立ち上が
りのタイミングを決定することができる。このときも、
W相の電気周期は検出した時間(B)の6倍とすればよ
い。Alternatively, the time (B) from the rise of the V phase to the fall of the U phase in the section of FIG. 3 is detected and stored, and the time when this time (B) is added to the fall time of the U phase is W As the phase rises, the timing of the rise of the W phase can be determined. Again,
The electrical phase of the W phase may be set to be six times the detected time (B).
【0045】また、図における区間、のように、U
相の立ち上がりからV相の立ち上がりまでの時間(C)
を検出して記憶し、この時間(C)をV相立ち上がり時
点に加算した時点がW相の立ち上がりとなり、W相の立
ち下がりのタイミングを決定することもできる。このと
き、予測するW相の電気周期は検出した時間(C)の3
倍となる。Also, as shown in the section of FIG.
Time from phase rise to V phase rise (C)
Is detected and stored, and the time when this time (C) is added to the time when the V-phase rises becomes the rise of the W-phase, and the timing of the fall of the W-phase can also be determined. At this time, the predicted electrical phase of the W phase is 3 times the detected time (C).
Double.
【0046】また、U相立ち上がり時点に、上記時間
(C)の2倍を加算した時点をW相の立ち上がりとする
ことで、W相の立ち上がりのタイミングを決定すること
もできる。Further, by setting the time point obtained by adding twice the time (C) to the time point when the U-phase rises to be the rise of the W-phase, the timing of the rise of the W-phase can be determined.
【0047】以上のように、検出する2相はU、V相の
組み合わせだけでなく、例えば、V相とW相の組み合わ
せでも良く、検出精度の良い2相を選択すればよい。ま
た、U相の立ち上がりからV相の立ち上がりまでの時間
(C)は、U相の立ち下がりからV相の立ち下がりまで
の時間でも良く、検出できる2相の立ち上がり、あるい
は立ち下がりのタイミングを利用して、残る1相の位置
信号波形を予測することができる。As described above, the two phases to be detected are not limited to the combination of the U and V phases, but may be, for example, a combination of the V phase and the W phase. The time (C) from the rise of the U-phase to the rise of the V-phase may be the time from the fall of the U-phase to the fall of the V-phase. Thus, the remaining one-phase position signal waveform can be predicted.
【0048】次に、3個の位置検出手段2のうち位置信
号切り替え手段102によって位置精度の良い1つの位
置信号が選択された場合の残りの2相分の位置信号を予
測する方法について説明する。例えば、図3において、
U相だけの位置信号を検出してV相とW相の信号を予測
する場合について説明する。この場合はU相の立ち上が
りからU相の立ち上がりまでの時間(D)を検出して記
憶し、この時間(D)の1/3をU相立ち上がり時点に
加算した時点がV相の立ち上がりとなるので、V相の立
ち上がりタイミングを決定することができる。このと
き、予測されるV相の電気周期は検出した時間(D)に
等しいものとする。Next, a description will be given of a method of estimating the remaining two-phase position signals when one position signal having good position accuracy is selected by the position signal switching means 102 among the three position detection means 2. . For example, in FIG.
A case in which only the U-phase position signal is detected to predict the V-phase and W-phase signals will be described. In this case, the time (D) from the rise of the U phase to the rise of the U phase is detected and stored, and the time when 1/3 of this time (D) is added to the rise time of the U phase is the rise of the V phase. Therefore, the rising timing of the V phase can be determined. At this time, it is assumed that the predicted electrical phase of the V phase is equal to the detected time (D).
【0049】また、時間(D)の2/3をU相の立ち上
がり時点に加算した時点、あるいは、上記で推定したV
相波形の立ち上がり時点に時間(D)の1/3を加算し
た時点がW相の立ち上がりとなり、W相の立ち上がりの
タイミングを決定することもできる。このときも、予測
されるW相の電気周期は検出した時間(D)に等しい。The time when 2/3 of the time (D) is added to the rising time of the U phase, or
The time when 1/3 of the time (D) is added to the rising time of the phase waveform becomes the rising of the W phase, and the timing of the rising of the W phase can be determined. Also at this time, the predicted electric cycle of the W phase is equal to the detected time (D).
【0050】このほか、U相の立ち上がりから立ち下が
りまで、あるいは、U相の立ち下がりから立ち上がりま
での時間、すなわち時間(D)の1/2を検出して利用
してもよい。すなわち、時間(D)の1/2を2/3倍
あるいは4/3倍すれば、上記で説明したのと同様に、
V相やW相の位置信号を予測することができる。In addition, the time from the rise to the fall of the U-phase, or the time from the fall to the rise of the U-phase, that is, 1/2 of the time (D) may be detected and used. That is, if 1 / of the time (D) is multiplied by 2/3 or 4/3, as described above,
V-phase and W-phase position signals can be predicted.
【0051】以上はU相の信号を利用する場合について
説明したが、検出する信号はU相だけでなくてもよく、
V相やW相でも良く、検出精度の良い1相を選択すれば
よい。The case where the U-phase signal is used has been described above, but the signal to be detected is not limited to the U-phase.
A V phase or a W phase may be used, and one phase having good detection accuracy may be selected.
【0052】加速中や減速中については、位置信号周期
の変動が大きいため、図3の場合に関しては時間の短い
時間(A)あるいは時間(B)を用いた方が、時間
(C)あるいは時間(D)を用いて信号を予測するより
も、変動誤差が小さく精度良く他相の位置信号を予測で
きる。During acceleration or deceleration, the position signal cycle fluctuates greatly. Therefore, in the case of FIG. 3, it is better to use the shorter time (A) or time (B) for the time (C) or time. Compared with the case of predicting the signal using (D), the position error signal of the other phase can be predicted with a small variation error and high accuracy.
【0053】以上で位置信号の推定方法について説明し
たので、次に、どういう運転状態のときに位置信号の数
を切り替えるかについて説明する。本発明では、位置信
号の数を運転状態(たとえば回転数、運転周波数、電流
など)に応じて切り替えるようにしており、ここでは、
運転状態として回転数を使用した場合の切り替える条件
について説明する。Now that the method for estimating the position signal has been described, a description will be given next of what operating state the number of position signals is switched. In the present invention, the number of position signals is switched according to the operation state (for example, rotation speed, operation frequency, current, and the like).
The switching condition when the rotation speed is used as the operation state will be described.
【0054】位置検出手段2がn個(nは1以上の整
数)の位置センサで構成されているとき、本実施の形態
では、起動時と、定常回転時に、さらに、定常回転時に
おいても低速回転時と高速回転時とで、使用する位置信
号の数を切り替えるようにしている。すなわち、同期電
動機の運転状態に応じて使用する位置信号の数を切り替
えるようにしている。ここで、起動時とは、運転開始直
後の加速中の状態を表し、通常は数分程度以内の回転数
領域である。また、低速とは、電動機の誘起電圧が小さ
い領域を表し、通常の位置センサレス制御では誘起電圧
が小さすぎて脱調検出が困難な回転数領域を表してい
る。When the position detecting means 2 is composed of n (n is an integer of 1 or more) position sensors, in the present embodiment, the speed is low at the time of startup, at the time of steady rotation, and even at the time of steady rotation. The number of position signals to be used is switched between during rotation and during high-speed rotation. That is, the number of position signals to be used is switched according to the operation state of the synchronous motor. Here, the start time represents a state during acceleration immediately after the start of operation, and is usually a rotation speed region within about several minutes. The low speed indicates a region where the induced voltage of the electric motor is small, and a low speed region where the induced voltage is too small in the ordinary position sensorless control and it is difficult to detect the step-out.
【0055】また、高速とは、例えば位置検出手段2と
して位置センサを使用し、位置センサにホールICを用
いた場合には位置センサの漏れ磁束が大きくなる領域を
表し、通常は、位置センサ内のホールICの漏れ磁束が
大きくなり回転子の正確な位置が検出できず、回転数の
ハンチングや効率低下、電流増加などの問題が発生しや
すくなる領域を表す。さらに、低速時と高速時において
加速状態あるいは減速状態を除いた状態を定常状態とし
ている。The term "high speed" means, for example, a region where the position sensor is used as the position detecting means 2 and a Hall IC is used as the position sensor, where the leakage flux of the position sensor becomes large. Represents an area where the leakage magnetic flux of the Hall IC becomes large and the accurate position of the rotor cannot be detected, and problems such as hunting of the rotation speed, reduction in efficiency, and increase in current are likely to occur. Furthermore, the state excluding the acceleration state or the deceleration state at the time of low speed and high speed is a steady state.
【0056】以上説明したように、高速時には漏れ磁束
が大きくなり回転子の位置検出精度が悪くなるので、回
転子の位置精度の良い位置センサの位置信号のみを選択
して使用するようにすれば、漏れ磁束が大きくなっても
回転子の位置検出精度の低下を抑制できる。したがっ
て、安定した回転数制御ができ、しかも回転数のハンチ
ングや効率低下、電流増加などが発生しにくくなり信頼
性の高い電動機駆動システムが得られる。ここで、高速
時にのみ回転子の位置精度の良い位置センサの位置信号
のみを選択して使用するようにする必要はなく、低速時
の状態から回転子の位置精度の良い位置センサの位置信
号のみを選択して使用するようにしてもよい。As described above, at high speeds, the leakage magnetic flux becomes large and the accuracy of detecting the position of the rotor deteriorates. Therefore, if only the position signal of the position sensor having a good position accuracy of the rotor is selected and used. In addition, even if the leakage magnetic flux becomes large, it is possible to suppress a decrease in the rotor position detection accuracy. Accordingly, stable rotation speed control can be performed, and hunting of the rotation speed, reduction in efficiency, increase in current, and the like are less likely to occur, and a highly reliable motor drive system can be obtained. Here, it is not necessary to select and use only the position signal of the position sensor with good rotor position accuracy only at high speeds, and only the position signal of the position sensor with good rotor position accuracy at low speed. May be selected and used.
【0057】ここで、運転状態に応じて使用する位置信
号の数を切り替える(n個の位置信号のうち運転状態に
応じて位置検出精度の良好な位置信号を選択する)方法
について説明したが、取りつけられた位置検出手段2の
位置信号数と選択する位置信号数の組み合わせパターン
は複数あるので、以下に3相の場合を例にしてどういう
組み合わせパターンがあるのかについて一例を説明す
る。図4は運転状態により使用する位置センサーの信号
数を切り替える場合の適用例を示した図である。図にお
いて、数字は使用する位置信号の数であり、例えばパタ
ーン1の場合は、起動時と低速時には3個の位置信号を
使用して、高速時には1個の位置信号を使用するように
切り替えることを表している。また、図中のパターン2
の場合は、起動時と低速時には3個の位置信号を使用し
て、高速時には位置信号を使用しないように(位置セン
サレス制御に)切り替えることを表している。Here, the method of switching the number of position signals to be used in accordance with the operation state (selecting a position signal with good position detection accuracy in accordance with the operation state among the n position signals) has been described. Since there are a plurality of combination patterns of the number of position signals of the attached position detection means 2 and the number of position signals to be selected, an example will be described below with respect to what kind of combination pattern there is in the case of three phases. FIG. 4 is a diagram showing an application example in a case where the number of signals of the position sensor to be used is switched according to the driving state. In the figure, the numeral is the number of position signals to be used. For example, in the case of pattern 1, switching is performed such that three position signals are used at startup and low speed, and one position signal is used at high speed. Is represented. Also, pattern 2 in the figure
In the case of (3), switching is performed such that three position signals are used at the time of startup and low speed, and the position signal is not used at the time of high speed (position sensorless control).
【0058】また、パターン3の場合は、起動時には3
個の位置信号を使用して、定常時(低速時と高速時)に
は1個の位置信号を使用するように切り替えることを表
している。図4からもわかるように高速時は起動時や低
速時に比べて、より少ない位置信号を使用するように切
り替えるようにしている。上述したように図中の数値は
位置センサの使用する位置信号の数であり、位置信号数
が0とは、位置センサの位置信号を使用しない位置セン
サレス駆動を意味している。位置センサレス駆動の場合
は、図1に示した電流検出手段10の電流情報により回
転子の位置を検出するようにしている。位置センサレス
駆動を行わない場合は、電流検出手段10を設けなくて
も良い。同様にパターン4では起動時には3個の位置信
号を使用して、定常時(低速時と高速時)には位置セン
サレス駆動するように切り替え、また、パターン5では
起動時には3個の位置信号を使用して、低速時には2個
の位置信号を使用し、高速時には1個の位置信号を使用
するように切り替えることを表している。Also, in the case of pattern 3, 3
This means that switching is performed so that one position signal is used in a steady state (at a low speed and a high speed) by using one position signal. As can be seen from FIG. 4, the switching is performed so that a smaller number of position signals are used at the time of high speed than at the time of startup or at low speed. As described above, the numerical values in the figure are the number of position signals used by the position sensor, and a position signal number of 0 means position sensorless driving without using the position signal of the position sensor. In the case of the position sensorless drive, the position of the rotor is detected based on the current information of the current detection means 10 shown in FIG. When the position sensorless driving is not performed, the current detecting means 10 may not be provided. Similarly, in pattern 4, three position signals are used at the time of startup, and switching is performed so as to perform position sensorless driving in a steady state (low speed and high speed). In pattern 5, three position signals are used at startup. This means that two position signals are used at a low speed, and one position signal is used at a high speed.
【0059】また、本実施の形態では、図4中のパター
ン6〜パターン11に示したように起動時に使用する位
置信号の数をパターン1〜パターン5の場合に比べて減
らしている。よって、位置センサが複数個の場合に取り
つけ位置の制約により位置センサを位置精度良く取りつ
けられない場合があったが、本実施の形態では位置セン
サの数を減らしているので、取りつけ位置の自由度が向
上し取り付け位置精度が良好な位置検出手段を設けるこ
とができる。Further, in the present embodiment, the number of position signals used at the time of starting is reduced as compared with the patterns 1 to 5 as shown in patterns 6 to 11 in FIG. Therefore, when there are a plurality of position sensors, there are cases where the position sensors cannot be mounted with high positional accuracy due to restrictions on the mounting positions.However, in the present embodiment, the number of position sensors is reduced, so that the degree of freedom of the mounting positions is reduced. Therefore, it is possible to provide a position detecting means with improved mounting position accuracy.
【0060】したがって、位置検出手段2の数を減らす
ことによりコスト低減ができるともに、回転子の位置検
出精度の良好な信頼性の高い電動機駆動システムを得る
ことができる。Therefore, the cost can be reduced by reducing the number of the position detecting means 2, and a highly reliable motor driving system with good rotor position detecting accuracy can be obtained.
【0061】また、位置センサは2個以上取りつけてお
いて、起動時においても位置信号を全て使用せずに位置
精度の良い位置信号を選択して2個あるいは1個使用す
るようにしてもよい。Further, two or more position sensors may be mounted, and even at the time of start-up, two or one position signals having high position accuracy may be selected without using all the position signals. .
【0062】さらに、従来のように位置センサを使用し
ない位置センサレス制御の場合は、起動に時間がかかっ
ていたが、本発明では起動時には位置センサを使用し
て、起動以外で位置センサレス制御とするように切り替
えるようにするので起動に時間がかかることもなくな
り、立ちあがりが早く信頼性の高い電動機駆動システム
が得られる。また、本実施の形態では、位置センサレス
制御を行う場合でも、誘起電圧が小さく脱調判断が困難
な起動時や低速時には、例えば、図4中のパターン2、
4、7、9、10、11で示したように位置検出手段2
の位置信号を使用して脱調判断を可能とし、誘起電圧が
大きくなる低速時あるいは高速時には位置センサレス制
御を行うようにしてしても良い。Further, in the case of the conventional position sensorless control that does not use a position sensor, it takes a long time to start up. However, in the present invention, the position sensor is used at the time of start up, and the position sensorless control is performed except for starting up. As described above, it does not take much time to start up, and a motor drive system with a quick start-up and high reliability can be obtained. Further, in the present embodiment, even when the position sensorless control is performed, at the time of start-up or low speed where the induced voltage is small and it is difficult to determine the step-out, for example, the pattern 2 in FIG.
4, 7, 9, 10, and 11, the position detecting means 2
It is also possible to use the position signal described above to determine the out-of-step and perform the position sensorless control at low speed or high speed when the induced voltage becomes large.
【0063】さらに、n個の位置信号のうち回転数に応
じて検出精度のよい位置信号のみを選択して使用するよ
うに切り替える位置信号切り替え手段102を設けてい
るので、従来よりも検出誤差が小さくなり正確な位置が
検出でき、回転数のハンチングなどの起こらない信頼性
の高い電動機の駆動を行うことができる。また、速度に
応じて位置検出手段の位置信号を選択して用いることが
できるので、低速域でも回転位置を精度良く検出でき、
脱調判断を可能にすることができる。また、広範囲で効
率良く安定した電動機の駆動を行うことができる。Further, since the position signal switching means 102 for selecting and using only the position signal having a high detection accuracy in accordance with the rotational speed among the n position signals is provided, the detection error can be reduced as compared with the prior art. The position can be reduced and an accurate position can be detected, and a highly reliable drive of the electric motor without occurrence of hunting of the rotation speed can be performed. Also, since the position signal of the position detecting means can be selected and used according to the speed, the rotational position can be accurately detected even in a low speed range,
Step-out determination can be made possible. In addition, it is possible to efficiently and stably drive the electric motor over a wide range.
【0064】また、位置検出手段2として位置センサを
使用する場合について説明したが、位置検出手段2とし
て位置センサの代わりに電流検出手段10を設けてもよ
い。この場合は、電流検出手段10としてはたとえば電
流センサーが使用され、3相の場合であれば、3相分あ
るいは2相分の電流を検出するようにして、検出した3
相分あるいは2相分の電流値のうち電流精度の良い相の
電流値を使用するように選択すればよい。Although the case where the position sensor is used as the position detecting means 2 has been described, the current detecting means 10 may be provided as the position detecting means 2 instead of the position sensor. In this case, for example, a current sensor is used as the current detecting means 10. In the case of three phases, the current for three phases or two phases is detected to detect the three phases.
What is necessary is just to select so that the current value of the phase with good current accuracy among the current values of the phases or two phases may be used.
【0065】したがって、位置検出手段に、同期電動機
の回転子位置を検出する位置センサーあるいは同期電動
機の巻線に流れる電流を検出する電流センサーなどの電
流検出手段の使用が可能であり、位置センサがある場合
あるいは位置センサレスの場合の両方の場合に対応で
き、位置検出手段の選択の自由度が広がる。また、位置
検出手段として電流検出手段を使用した場合には、位置
センサの取りつけが困難な圧縮機などにも対応可能とな
り、広範な製品に適用できる電動機駆動システムが得ら
れる。また、位置センサーと電流検出手段を組み合わせ
て使用して、両方の位置信号を選択して切り替えるよう
にしても同等の効果が得られる。Therefore, a current sensor such as a position sensor for detecting the rotor position of the synchronous motor or a current sensor for detecting a current flowing through the winding of the synchronous motor can be used as the position detecting means. Both the case and the case without the position sensor can be dealt with, and the degree of freedom in selecting the position detecting means is expanded. Further, when the current detecting means is used as the position detecting means, it is possible to cope with a compressor or the like in which it is difficult to mount a position sensor, and a motor drive system applicable to a wide range of products can be obtained. Also, the same effect can be obtained by using a combination of the position sensor and the current detecting means to select and switch both position signals.
【0066】さらに、3相同期電動機の場合は、3相同
期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対して各々一定の
位相関係を有する異なる相の位置信号を出力するn(n
=1、2、3)個の位置検出手段を設けるようにすれ
ば、1つの相に複数の位置検出手段を設けるよりも、小
型化できコストの低減も図れる。また、位置検出手段の
数が少なくてよくなるため位置検出手段の取りつけ場所
の自由度が広がる。Further, in the case of a three-phase synchronous motor, position signals of different phases, each having a fixed phase relationship with respect to the induced voltage generated by the winding of the three-phase synchronous motor, are output n (n
By providing (= 1, 2, 3) position detecting means, it is possible to reduce the size and cost, as compared with providing a plurality of position detecting means in one phase. Further, since the number of the position detecting means can be reduced, the degree of freedom of the mounting position of the position detecting means is increased.
【0067】実施の形態2.本発明の実施の形態2にお
いては、3相同期電動機を例にして実施の形態1にて説
明した制御手段3における電動機の運転状態(たとえば
回転数)の制御方法の別の実施例について説明する。こ
こで、実施の形態1と同等部分は同一の符号を付して説
明は省略する。Embodiment 2 In a second embodiment of the present invention, another example of a method of controlling the operating state (for example, the number of revolutions) of the electric motor in control means 3 described in the first embodiment using a three-phase synchronous motor as an example will be described. . Here, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
【0068】本実施の形態では、起動時に位置信号を3
個使用し、定常時に位置信号を1個使用する場合を例に
して位相制御を利用した電動機の回転数の制御方法につ
いて説明する。同期電動機には、実施の形態1で説明し
たように電動機巻線が発生する誘起電圧と一定の位相関
係を有する異なる相の位置信号(デジタル信号)を出力
する位置検出手段2が3つ配置されており、この位置検
出手段2としては位置センサが主に使用され、位置セン
サの中でも構成が簡単で安価であるホールICが使用さ
れる。In the present embodiment, the position signal is
A method of controlling the number of revolutions of the electric motor using phase control will be described by taking as an example a case where a single position signal is used in a steady state. As described in the first embodiment, the synchronous motor is provided with three position detecting means 2 for outputting position signals (digital signals) of different phases having a fixed phase relationship with the induced voltage generated by the motor winding. As the position detecting means 2, a position sensor is mainly used, and among the position sensors, a Hall IC which has a simple structure and is inexpensive is used.
【0069】位置検出手段2として使用されるホールI
Cは、回転子7の回転位置に対応した誘起電圧信号に同
期した位置信号を出力するが、位置信号は位置信号切り
替え手段102により精度の良い位置信号のみが選択さ
れる。この選択された位置信号をもとにして目標回転数
となるように電圧・位相決定手段104にて印加電圧・
位相が決定され、この決定された印加電圧・位相にて通
電波形を形成し、この通電波形にて同期電動機の巻線に
電圧を印加することによって、電動機の回転数を制御し
ている。Hall I used as position detecting means 2
C outputs a position signal synchronized with the induced voltage signal corresponding to the rotational position of the rotor 7, but only the position signal with high accuracy is selected by the position signal switching unit 102. Based on the selected position signal, the voltage / phase determining means 104 applies the applied voltage /
The phase is determined, an energization waveform is formed with the determined applied voltage and phase, and a voltage is applied to the winding of the synchronous motor with the energization waveform to control the rotation speed of the motor.
【0070】ここで、位置検出手段2として配置した3
つのホールICのうち1つのホールICだけを用いた場
合の位相制御を利用した電動機の回転数制御方法につい
て説明する。キャリア周期ごとに位置信号の立ち上がり
あるいは立ち下がりのエッジを検出し、エッジ間のキャ
リア数をカウントする。例えばU相の立ち下りエッジを
利用する場合は、U相の立ち下りエッジ間のキャリア数
をカウントする。このカウントされたキャリア数を用い
て実回転数を算出する。Here, the position of the 3
A description will be given of a method of controlling the number of revolutions of a motor using phase control when only one Hall IC is used among the Hall ICs. The rising or falling edge of the position signal is detected for each carrier cycle, and the number of carriers between the edges is counted. For example, when the falling edge of the U phase is used, the number of carriers between the falling edges of the U phase is counted. The actual number of rotations is calculated using the counted number of carriers.
【0071】ここで、実回転数はキャリア周波数÷キャ
リア数÷回転子極対数で求めることができる。こうして
算出された実回転数を目標回転数と比較して回転数の差
を求め、この回転数の差により実効電圧を演算して駆動
信号として出力することで回転数を制御することができ
る。Here, the actual number of rotations can be obtained by (carrier frequency ÷ number of carriers ÷ number of rotor pole pairs). The actual rotation speed thus calculated is compared with the target rotation speed to determine a difference in the rotation speed, and the rotation speed can be controlled by calculating an effective voltage based on the difference in the rotation speeds and outputting it as a drive signal.
【0072】通常、同期電動機の巻線に発生する誘起電
圧をもとにした通電タイミングで同期電動機の巻線に電
圧を印加して電動機を駆動するのがよいが、位置検出手
段2として配置されたホールICが出力する位置信号は
誘起電圧信号に同期しているので、本実施の形態では誘
起電圧を直接検出する代わりに位置信号を使用するよう
にしている。もちろん、誘起電圧が直接検出できれば、
誘起電圧を使用しても良い。Normally, it is preferable to drive the motor by applying a voltage to the winding of the synchronous motor at an energization timing based on the induced voltage generated in the winding of the synchronous motor. Since the position signal output from the Hall IC is synchronized with the induced voltage signal, the present embodiment uses the position signal instead of directly detecting the induced voltage. Of course, if the induced voltage can be directly detected,
An induced voltage may be used.
【0073】ここで、誘起電圧と電動機電流の位相が等
しくなったとき、電動機駆動効率が最大となるので、誘
起電圧と電動機電流の位相が等しくなるように印加電圧
の位相を制御した方が良い。ここで、誘起電圧と電動機
電流の位相が等しい場合の印加電圧Vと誘起電圧e(あ
るいは電流I)との位相角度θを最適位相角度というこ
とにすれば、たとえば、この最適位相角度に対して電動
機効率や電流値などが許容できる範囲内になるような位
相角度の範囲を目標位相角度に設定してこの目標位相角
度が得られるように印加電圧の位相を制御すれば良い。Here, when the phase between the induced voltage and the motor current becomes equal, the motor driving efficiency becomes maximum. Therefore, it is better to control the phase of the applied voltage so that the phase between the induced voltage and the motor current becomes equal. . Here, if the phase angle θ between the applied voltage V and the induced voltage e (or the current I) when the phases of the induced voltage and the motor current are equal is referred to as an optimum phase angle, for example, What is necessary is just to set a range of the phase angle such that the motor efficiency and the current value are within an allowable range, and to control the phase of the applied voltage so as to obtain the target phase angle.
【0074】以下に目標位相角度が得られるように印加
電圧の位相を制御する方法として、ここでは進み位相リ
セット制御(単にリセット制御ともいう)について説明
する。ここで、リセット制御を行うにあたって必要とな
る一相あたりの相電圧V、相電流I、誘起電圧e、ロー
タ(回転子)磁束φと位相角度θの関係について図5、
図6を用いて説明する。図5は最適位相角度の状態のと
きの位相角度θについて説明した図、図6は誘起電圧、
印加電圧、ロータ(回転子)磁束の関係を表した図であ
る。図5において、Rは電動機巻線抵抗、Iは電動機相
電流、eは誘起電圧、Vは印加電圧、Lは電動機巻線の
インダクタンス、ωは角速度(=2×円周率π×周波数
f)、φは回転子の磁束ベクトル、θは誘起電圧eと電
流Iに対する印加電圧Vの位相を表している。図6にお
いて、横軸は時間を表し、縦軸は誘起電圧、ロータ(回
転子)磁束、印加電圧、ホールICの出力を表してい
る。Hereinafter, as a method of controlling the phase of the applied voltage so as to obtain the target phase angle, an advanced phase reset control (also simply referred to as reset control) will be described. Here, the relationship between the phase voltage V per phase, the phase current I, the induced voltage e, the rotor (rotor) magnetic flux φ and the phase angle θ required for performing the reset control is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the phase angle θ in the state of the optimum phase angle, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an applied voltage and a magnetic flux of a rotor (rotor). In FIG. 5, R is the motor winding resistance, I is the motor phase current, e is the induced voltage, V is the applied voltage, L is the inductance of the motor winding, and ω is the angular velocity (= 2 × pi π × frequency f). , Φ represent the magnetic flux vector of the rotor, and θ represents the phase of the applied voltage V with respect to the induced voltage e and the current I. In FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents induced voltage, rotor (rotor) magnetic flux, applied voltage, and output of the Hall IC.
【0075】図5において、電動機巻線抵抗Rに発生す
る電圧成分RIとインダクタンスLに発生する電圧成分
ωLIは位相が90度ズレており、印加電圧Vは誘起電
圧e(位置信号)や相電流Iに対して位相がθだけズレ
ている。本実施の形態においては、図5で示される印加
電圧Vと誘起電圧e(あるいは相電流I)との位相の差 θ=tan−1(ωLI/(e+RI)) を位相差と呼び、このとき印加電圧Vは誘起電圧e(あ
るいは相電流I)に対してθだけ位相が進んでいること
を表している。In FIG. 5, the voltage component RI generated in the motor winding resistance R and the voltage component ωLI generated in the inductance L are 90 degrees out of phase, and the applied voltage V is the induced voltage e (position signal) or the phase current. The phase is shifted by θ from I. In the present embodiment, the phase difference θ = tan −1 (ωLI / (e + RI)) between the applied voltage V and the induced voltage e (or the phase current I) shown in FIG. The applied voltage V indicates that the phase is advanced by θ with respect to the induced voltage e (or the phase current I).
【0076】また、図6において、印加電圧Vと誘起電
圧eとのずれ量が位相角度θに相当し誘起電圧eと回転
子(ロータ)7の磁束φとの位相差は90度である。ま
た、図6からわかるように、ホールICの出力の立ち上
がりあるいは立ち下がりは回転子(ロータ)7の磁束の
出力波形φのMAX値あるいはMIN値に対応してい
る。In FIG. 6, the amount of deviation between the applied voltage V and the induced voltage e corresponds to the phase angle θ, and the phase difference between the induced voltage e and the magnetic flux φ of the rotor (rotor) 7 is 90 degrees. Further, as can be seen from FIG. 6, the rising or falling of the output of the Hall IC corresponds to the MAX value or the MIN value of the output waveform φ of the magnetic flux of the rotor (rotor) 7.
【0077】したがって、固定子6の巻線の印加電圧V
と誘起電圧e(あるいは印加電圧Vと電流I)の位相差
を制御することで同期電動機を効率が良くなる回転速度
で電動機を制御することができる。すなわち、回転子7
の磁束ベクトルφと誘起電圧e(あるいは固定子6の相
電流I)が直交するように相電圧Vを印加すれば、固定
子6の発生トルクが回転子7に最大に与えられて電動機
駆動効率を最大にすることができる。また、同じ回転数
及び同じ負荷トルクに対して電流及び損失を減少させる
ことができ、効率の良い運転を行わせることが可能とな
る。Therefore, the applied voltage V of the winding of the stator 6
By controlling the phase difference between the induced voltage e and the induced voltage e (or the applied voltage V and the current I), the synchronous motor can be controlled at a rotational speed at which the efficiency is improved. That is, the rotor 7
And the induced voltage e (or the phase current I of the stator 6) are applied perpendicularly to each other, the torque generated by the stator 6 is given to the rotor 7 to the maximum, and the motor drive efficiency is increased. Can be maximized. In addition, the current and the loss can be reduced for the same rotation speed and the same load torque, and efficient operation can be performed.
【0078】したがって、位置検出手段2を設けて印加
電圧Vと誘起電圧eの位相差を制御すれば、印加電圧V
と誘起電圧eの位相が精度良く把握できるため精度良く
効率の良い状態で電動機30を制御できる。また、電流
検出手段10を設けて電動機30に流入する相電流Iを
直接検出するようにして印加電圧Vと電流Iの位相差を
制御するようにしても、印加電圧Vと電流Iの位相が精
度良く把握できるため精度良く効率の良い状態で電動機
30を制御することができる。Therefore, if the phase difference between the applied voltage V and the induced voltage e is controlled by providing the position detecting means 2, the applied voltage V
And the phase of the induced voltage e can be accurately grasped, so that the motor 30 can be controlled accurately and efficiently. Further, even if the phase difference between the applied voltage V and the current I is controlled by providing the current detecting means 10 and directly detecting the phase current I flowing into the motor 30, the phase of the applied voltage V and the current I can be controlled. Since it is possible to accurately grasp the electric motor 30, the electric motor 30 can be controlled accurately and efficiently.
【0079】ここで、図7を用いて進み位相リセット制
御を行う場合の制御手段の構成について説明する。図7
は進み位相リセット制御を行う場合の制御手段3の構成
の一例を表した図である。図において、120は位置検
出手段2よりの位置信号に基いて回転子7の位置を検出
する回転子位置検出手段、101は回転子位置検出手段
120よりの回転子位置の情報をもとに回転数を演算す
る回転数検出手段、121は位置検出手段120よりの
位置信号(あるいは位置信号と一定の位相関係を有する
誘起電圧)に対する印加電圧の位相角度と予め回転数に
対応して記憶されている目標位相角度(たとえば、最適
位相角度に対して電動機効率や電流値などが許容できる
範囲内になるような位相角度の範囲)とを比較して印加
電圧の位相角度が目標位相角度になるように印加電圧の
位相角度を変更するための位相情報を電圧・位相決定手
段124に出力する位相変更手段である。Here, the configuration of the control means when performing the advanced phase reset control will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit 3 when performing advanced phase reset control. In the figure, reference numeral 120 denotes a rotor position detecting means for detecting the position of the rotor 7 based on a position signal from the position detecting means 2, and 101 denotes a rotation based on information on the rotor position from the rotor position detecting means 120. The rotation number detecting means 121 for calculating the number is stored in advance in correspondence with the phase angle of the applied voltage with respect to the position signal (or the induced voltage having a certain phase relationship with the position signal) from the position detecting means 120 and the rotation number. A target phase angle (for example, a range of the phase angle such that the motor efficiency and the current value are within an allowable range with respect to the optimum phase angle) so that the phase angle of the applied voltage becomes the target phase angle. The phase changing means outputs phase information for changing the phase angle of the applied voltage to the voltage / phase determining means 124.
【0080】また、位相変更手段121は回転数検出手
段101より得られた実回転数を回転数指令手段103
により指示された目標回転数と比較して実回転数と目標
回転数との回転数差に応じて印加電圧の位相角度を規定
値だけ加減することによって回転数も変更する。また、
実回転数が目標回転数になるために必要な回転数に相当
する位相角度を規定値に設定して、規定値分だけ印加電
圧の位相を変更するようにすれば実回転数を目標回転数
に変更することもできる。電動機効率を良くするために
は、印加電圧と位相の両方を変更するようにしてもよ
い。The phase changing means 121 uses the actual rotation speed obtained from the rotation speed detecting means 101 as the rotation speed commanding means 103.
By changing the phase angle of the applied voltage by a specified value in accordance with the difference between the actual rotation speed and the target rotation speed in comparison with the target rotation speed specified by (1), the rotation speed is also changed. Also,
If the phase angle corresponding to the rotation speed required for the actual rotation speed to reach the target rotation speed is set to the specified value, and the phase of the applied voltage is changed by the specified value, the actual rotation speed will become the target rotation speed. Can be changed to In order to improve the motor efficiency, both the applied voltage and the phase may be changed.
【0081】102は回転数に応じて使用する位置信号
の数を切る替える位置信号切り替え手段、124は位相
変更手段121より得られた目標位相角度となるような
印加電圧の位相角度の情報の出力や回転数検出手段10
1より得られた実回転数の情報を利用して、実回転数が
目標回転数になるように必要な印加電圧およびその位相
を出力する電圧・位相決定手段、105は電圧・位相決
定手段124により決定された電圧値および位相を実際
に電動機駆動手段であるインバータ5が同期電動機30
に出力できるように通電波形を生成して電動機駆動手段
であるインバータ5に出力する通電波形形成手段であ
る。5は電動機駆動手段であり、通電波形形成手段10
5により形成された通電波形をもとに複数のスイッチン
グ素子をオン・オフするなどして電動機30に電圧を印
加して電動機30を駆動する。Reference numeral 102 denotes position signal switching means for switching the number of position signals to be used in accordance with the number of rotations. Reference numeral 124 denotes output of information on the phase angle of the applied voltage which is the target phase angle obtained by the phase changing means 121. And rotation speed detecting means 10
The voltage / phase determining means 105 for outputting an applied voltage and its phase necessary for the actual rotational speed to reach the target rotational speed using the information on the actual rotational speed obtained from 1 is a voltage / phase determining means 124. The inverter 5 which is the motor driving means actually converts the voltage value and phase determined by
This is an energization waveform forming means for generating an energization waveform so as to be output to the inverter 5 and outputting the generated waveform to the inverter 5 which is a motor driving means. Reference numeral 5 denotes a motor driving means,
A voltage is applied to the electric motor 30 by turning on and off a plurality of switching elements based on the conduction waveform formed by 5 to drive the electric motor 30.
【0082】ここで、102は実施の形態1の図2にて
説明したように回転数に応じて使用する位置検出手段2
の位置信号の数を切り替える位置信号切り替え手段であ
る。ここで位置信号の数を切り替える必要がある場合に
利用される。Here, reference numeral 102 denotes the position detecting means 2 used in accordance with the number of revolutions as described with reference to FIG.
Is a position signal switching means for switching the number of position signals. Here, it is used when it is necessary to switch the number of position signals.
【0083】回転子位置検出手段120よりの位置信号
が制御手段3内の回転数検出手段101に出力される
と、回転数検出手段101は回転子位置検出手段120
よりの位置信号をもとに回転周波数(回転数)を演算
し、位相変更手段121、位置信号切り替え手段10
2、電圧位相決定手段124に出力する。位相変更手段
121では位置検出手段120よりの位置信号(あるい
は位置信号と一定の位相関係を有する誘起電圧)に対す
る印加電圧の位相角度と予め印加電圧に対応して記憶さ
れている目標位相角度とを比較して印加電圧の位相角度
が目標位相角度になるように印加電圧の位相角度を変更
するための位相情報を電圧・位相決定手段124に出力
する。また、回転数検出手段101より得られた実回転
数を回転数指令手段103より指示された目標回転数と
比較して実回転数が目標回転数になるように印加電圧の
位相角度を規定値だけ加減することによって印加電圧の
位相を変更して電圧・位相決定手段124に出力する。When the position signal from the rotor position detection means 120 is output to the rotation number detection means 101 in the control means 3, the rotation number detection means 101
The rotation frequency (number of rotations) is calculated based on the position signal from
2. Output to the voltage phase determining means 124. The phase changing unit 121 calculates the phase angle of the applied voltage with respect to the position signal (or the induced voltage having a fixed phase relationship with the position signal) from the position detecting unit 120 and the target phase angle stored in advance corresponding to the applied voltage. By comparison, the phase information for changing the phase angle of the applied voltage is output to the voltage / phase determining means 124 so that the phase angle of the applied voltage becomes the target phase angle. Further, the actual rotation speed obtained by the rotation speed detection means 101 is compared with the target rotation speed instructed by the rotation speed command means 103, and the phase angle of the applied voltage is set to a specified value so that the actual rotation speed becomes the target rotation speed. The phase of the applied voltage is changed by adding or subtracting only the applied voltage and output to the voltage / phase determining means 124.
【0084】電圧・位相決定手段124では、位相変更
手段121よりの印加電圧の位相情報および位置信号切
り替え手段102よりの位置信号情報をもとに回転数検
出手段101より得られた実回転数が目標回転数になる
ように必要な印加電圧およびその位相を通電波形形成手
段105に出力する。通電波形形成手段105は、電圧
・位相決定手段124により決定された印加電圧および
その位相にて実際に同期電動機30が駆動されるような
通電波形を生成して電動機駆動手段(インバータ)5に
出力する。The voltage / phase determining means 124 calculates the actual rotation speed obtained from the rotation speed detecting means 101 based on the phase information of the applied voltage from the phase changing means 121 and the position signal information from the position signal switching means 102. An applied voltage and its phase necessary to reach the target rotation speed are output to the conduction waveform forming means 105. The energization waveform forming means 105 generates an energization waveform such that the synchronous motor 30 is actually driven by the applied voltage and the phase determined by the voltage / phase determination means 124 and outputs the generated waveform to the motor drive means (inverter) 5. I do.
【0085】したがって、本実施の形態では以上説明し
たような位相制御により最適位相角度になるように目標
位相角度を設定できる位相変更手段を設けているので、
電動機効率が良くなる回転数で電動機を運転させること
ができ、電流の増加と損失の増大を防止することができ
る。また、位相を変更することによって実回転数を変更
できるので、最適位相角度の状態を確保して実回転数を
目標回転数に一致させるような位相にて電動機に電圧を
印加すれば、回転数を目標回転数に変更でき、しかも最
適位相角度の状態を確保しているため電流の増加と損失
の増大も防止することができる。また、回転数を目標値
まで上昇できるので、運転範囲の広い高効率で信頼性の
高い電動機駆動システムおよび電動機の制御方法を得る
ことができる。Therefore, in the present embodiment, there is provided a phase changing means for setting the target phase angle so that the optimum phase angle can be obtained by the above-described phase control.
The motor can be operated at a rotation speed at which the motor efficiency is improved, and an increase in current and an increase in loss can be prevented. In addition, since the actual rotation speed can be changed by changing the phase, if the voltage is applied to the motor at a phase that ensures the optimum phase angle state and matches the actual rotation speed to the target rotation speed, the rotation speed can be changed. Can be changed to the target rotational speed, and the state of the optimum phase angle is ensured, so that an increase in current and an increase in loss can be prevented. In addition, since the number of revolutions can be increased to the target value, a highly efficient and highly reliable motor drive system and a method for controlling the motor having a wide operating range can be obtained.
【0086】さらに、実施の形態1で説明したようにn
個の位置信号のうち回転数に応じて検出精度のよい位置
信号のみを選択して使用するように切り替える位置信号
切り替え手段102を設ければ、従来よりも検出誤差が
小さくなり正確な位置が検出でき、回転数のハンチング
などの起こらない信頼性の高い電動機の駆動を行うこと
ができる。また、速度に応じて位置検出手段の位置信号
を選択して用いることができるので、低速域でも回転位
置を精度良く検出でき、脱調判断を可能にすることがで
きる。また、広範囲で効率良く安定した電動機の駆動を
行うことができる。Further, as described in the first embodiment, n
If the position signal switching means 102 for selecting and using only a position signal with high detection accuracy in accordance with the number of rotations among the position signals is provided, the detection error is smaller than in the past, and the accurate position can be detected. As a result, it is possible to drive the electric motor with high reliability without causing hunting of the rotational speed. Further, since the position signal of the position detecting means can be selected and used in accordance with the speed, the rotational position can be accurately detected even in a low speed range, and the step-out determination can be made possible. In addition, it is possible to efficiently and stably drive the electric motor over a wide range.
【0087】ここで、図7における回転子位置検出手段
120では位置検出手段2からの位置信号にもとづいて
回転子位置を検出するように説明したが、図1に示した
電流検出手段10により相電流Iを検出し、この相電流
Iを位置信号の代わりに使用して回転子位置を検出する
ようにしてもよい。Here, the rotor position detecting means 120 in FIG. 7 has been described so as to detect the rotor position based on the position signal from the position detecting means 2, but the current detecting means 10 shown in FIG. The current I may be detected, and the phase current I may be used in place of the position signal to detect the rotor position.
【0088】また、位置信号(あるいは位置信号と一定
の位相関係を有する誘起電圧)に対する印加電圧の位相
角度と予め回転数に対応して記憶されている目標位相角
度とを比較して印加電圧の位相角度が略最適位相角度に
なるように印加電圧の位相角度を変更するようにした
が、位置信号として電流検出手段10により検出した電
流値を用いてもよい。このようにすると位置検出手段が
不用になるので、位置検出手段2の取りつけが困難な密
閉型圧縮機用の電動機などに対しても目標回転数にて駆
動できるため電流の増加と損失の増大を防止することが
できる。また、回転数を目標値まで上昇できるので効率
も良く信頼性の高い電動機制御を行うことができる。Further, the phase angle of the applied voltage with respect to the position signal (or the induced voltage having a fixed phase relationship with the position signal) is compared with a target phase angle stored in advance corresponding to the number of rotations to compare the applied voltage. Although the phase angle of the applied voltage is changed so that the phase angle becomes substantially the optimum phase angle, the current value detected by the current detection means 10 may be used as the position signal. This eliminates the need for the position detecting means, so that the motor can be driven at the target rotational speed even for an electric motor for a hermetic compressor in which the mounting of the position detecting means 2 is difficult. Can be prevented. In addition, since the rotation speed can be increased to the target value, efficient and highly reliable motor control can be performed.
【0089】ここで、進み位相角度が0度の時で最適位
相となる場合を例として位相角度θの制御方法について
詳細に説明する。図8は、進み位相リセット制御の様子
を表す図であり、横軸は時間を表し、縦軸は一相(例え
ばU相)の出力電圧波形を表している。図においては、
加速中の場合などで回転周期をT0からT1に変更する
ときの位相補正のようすを表している。図8に示した波
形は、例えばU相の出力電圧波形とする。図中の●印は
最適位相角度のタイミングを示す。Here, the control method of the phase angle θ will be described in detail by taking as an example a case where the optimum phase is obtained when the advance phase angle is 0 degree. FIG. 8 is a diagram illustrating the state of the advanced phase reset control, in which the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents one-phase (for example, U-phase) output voltage waveform. In the figure,
This shows how the phase is corrected when the rotation cycle is changed from T0 to T1 during acceleration or the like. The waveform shown in FIG. 8 is, for example, a U-phase output voltage waveform. The mark ● in the figure indicates the timing of the optimum phase angle.
【0090】すなわち、図8は回転周期をT0からT1
に変更し、回転周期が小さくなったときの位相リセット
制御(リセット制御)の様子を表している。図8の上側
の波形は補正(リセット)を行わなかった場合を表して
おり、下側の波形は進み角周期を補正(リセット制御)
した場合の波形である。That is, FIG. 8 shows that the rotation period is changed from T0 to T1.
And the state of the phase reset control (reset control) when the rotation cycle is reduced. The upper waveform in FIG. 8 shows the case where no correction (reset) was performed, and the lower waveform corrects the lead angle cycle (reset control).
FIG.
【0091】図8の下側の波形で示したように、位相角
度が補正されれば周期がT0からT1に変更されてもT
1ごとに●印(最適位相角度(0度))がくるはずであ
るが、補正がない場合(図8の上側の波形)は回転周期
をT0からT1に変更しても出力波形は変化しないた
め、最適位相(●印)が来るべきタイミング(周期T
1)から外れてしまう。したがって、リセット制御をし
ない場合は、必要なタイミングに最適位相(●印)がこ
ないので、電流値が増加して効率が悪くなる。逆にリセ
ット制御を行うと、回転周期が変更されてもそれぞれの
回転周期で最適位相角度が得られ、電流値が少なく効率
の良い運転が可能となる。As shown in the lower waveform of FIG. 8, if the phase angle is corrected, even if the period is changed from T0 to T1, T
The mark (optimum phase angle (0 degree)) should come for each 1 but if there is no correction (upper waveform in FIG. 8), the output waveform does not change even if the rotation cycle is changed from T0 to T1. Therefore, the timing (period T
It deviates from 1). Therefore, when the reset control is not performed, the optimum phase (marked by ●) does not come at the required timing, so that the current value increases and the efficiency deteriorates. Conversely, when the reset control is performed, even if the rotation cycle is changed, an optimum phase angle can be obtained in each rotation cycle, and efficient operation with a small current value can be performed.
【0092】進み位相リセット制御(リセット制御)を
する場合、図8において、周期が変化した第一の区間
(A区間)では、周期は変更前の周期T0のままの波形
を出力しているが、T0周期の波形を出力中であっても
第一の区間がT1時間経過した時点で波形をリセットし
て第二の区間(B区間)に移行してT1周期なる新たな
波形を出力する。すなわち、第二の区間の初めに最適位
相(●印)が来るべきタイミングで位相角度を目標位相
にリセットしてT1周期の波形を出力する。その後の区
間(C区間以降)は周期T1の波形を出力して、T1周
期ごとのタイミングで目標位相角度となるように制御す
ることによって、最適位相角度が得られる。In the case of performing advanced phase reset control (reset control), in FIG. 8, in the first section (A section) in which the cycle has changed, the waveform is output as the cycle T0 before the change. , Even when the waveform of the T0 cycle is being output, the waveform is reset when the first section has passed the time T1, and the waveform shifts to the second section (section B) to output a new waveform having the T1 cycle. That is, the phase angle is reset to the target phase at the timing when the optimum phase (indicated by ●) comes at the beginning of the second section, and the waveform of the T1 cycle is output. In the subsequent section (section C and thereafter), an optimal phase angle can be obtained by outputting a waveform of the cycle T1 and controlling the target phase angle at the timing of each T1 cycle.
【0093】上述のように、進み位相リセット制御(リ
セット制御)により、回転周期が変化しても電気周期ご
とのタイミングで波形をリセットすることにより、最適
位相となるように制御することができる。また、進み位
相リセット制御(進み位相リセット制御)により、各回
転周期の位相をそれぞれの回転周期に応じた最適位相値
にリセットすることで、回転数を目標回転数にまで上昇
させることができる。As described above, by the advanced phase reset control (reset control), even if the rotation cycle changes, the waveform can be reset at the timing of each electric cycle, so that the phase can be controlled to be the optimum phase. Further, by resetting the phase of each rotation cycle to an optimal phase value corresponding to each rotation cycle by the advance phase reset control (advance phase reset control), the rotation speed can be increased to the target rotation speed.
【0094】さらに、図9に示すように、同じ回転数で
もより少ない電圧や電流にシフトすることができ、効率
良く運転することができる。図9は進み位相リセット制
御により電流が低下する様子を説明するための図であ
る。図において横軸は回転数を表し、縦軸は電流値を表
している。図より位相をAからBに変更することによっ
て、回転数がNBの時、位相Aの状態では電流値がI2
であったのが、位相をBに変更することによって同じ回
転数NBであっても電流値をI1(I1<I2)に低下
できる。したがって、位相リセット制御を行うことによ
り電流値を低下させることができるので、過電流で停止
することなく安定して運転でき、信頼性が高く効率の良
い電動機駆動システムを得ることができる。Further, as shown in FIG. 9, even at the same rotation speed, the voltage and current can be shifted to smaller values, and the operation can be performed efficiently. FIG. 9 is a diagram for explaining how the current is reduced by the advanced phase reset control. In the figure, the horizontal axis represents the rotation speed, and the vertical axis represents the current value. By changing the phase from A to B according to the drawing, when the rotational speed is NB, the current value becomes I2 in the state of phase A.
However, by changing the phase to B, the current value can be reduced to I1 (I1 <I2) even at the same rotation speed NB. Therefore, since the current value can be reduced by performing the phase reset control, stable operation can be performed without stopping due to overcurrent, and a highly reliable and efficient motor drive system can be obtained.
【0095】また、位置検出手段2として位置センサを
使用する場合について説明したが、位置検出手段2とし
て位置センサの代わりに電流検出手段10を設けてもよ
い。この場合は、電流検出手段10としてはたとえば電
流センサーが使用され、3相の場合であれば、3相分あ
るいは2相分の電流を検出するようにして、検出した3
相分あるいは2相分の電流値のうち電流精度の良い相の
電流値を使用するように選択すればよい。Further, the case where the position sensor is used as the position detecting means 2 has been described, but the current detecting means 10 may be provided as the position detecting means 2 instead of the position sensor. In this case, for example, a current sensor is used as the current detecting means 10. In the case of three phases, the current for three phases or two phases is detected to detect the three phases.
What is necessary is just to select so that the current value of the phase with good current accuracy among the current values of the phases or two phases may be used.
【0096】したがって、位置検出手段に、同期電動機
の回転子位置を検出する位置センサーあるいは同期電動
機の巻線に流れる電流を検出する電流センサーなどの電
流検出手段の使用が可能であり、位置センサがある場合
あるいは位置センサレスの場合の両方の場合に対応で
き、位置検出手段の選択の自由度が広がる。また、位置
検出手段として電流検出手段を使用した場合には、位置
センサの取りつけが困難な圧縮機などにも対応可能とな
り、広範な製品に適用できる電動機駆動システムが得ら
れる。また、位置センサーと電流検出手段を組み合わせ
て使用して、両方の位置信号を選択して切り替えるよう
にしても同等の効果が得られる。Therefore, it is possible to use a current sensor such as a position sensor for detecting the rotor position of the synchronous motor or a current sensor for detecting a current flowing through the winding of the synchronous motor as the position detecting means. Both the case and the case without the position sensor can be dealt with, and the degree of freedom in selecting the position detecting means is expanded. Further, when the current detecting means is used as the position detecting means, it is possible to cope with a compressor or the like in which it is difficult to mount a position sensor, and a motor drive system applicable to a wide range of products can be obtained. Also, the same effect can be obtained by using a combination of the position sensor and the current detecting means to select and switch both position signals.
【0097】さらに、3相同期電動機の場合は、3相同
期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対して各々一定の
位相関係を有する異なる相の位置信号を出力するn(n
=1、2、3)個の位置検出手段を設けるようにすれ
ば、1つの相に複数の位置検出手段を設けるよりも、小
型化できコストの低減も図れる。また、位置検出手段の
数が少なくてよくなるため位置検出手段の取りつけ場所
の自由度が広がる。Further, in the case of a three-phase synchronous motor, n (n) outputs position signals of different phases each having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of the three-phase synchronous motor.
By providing (= 1, 2, 3) position detecting means, it is possible to reduce the size and cost, as compared with providing a plurality of position detecting means in one phase. Further, since the number of the position detecting means can be reduced, the degree of freedom of the mounting position of the position detecting means is increased.
【0098】実施の形態3.本発明の実施の形態3にお
いては、3相同期電動機を例にして実施の形態1あるい
は実施の形態2において説明した制御手段3の別の構成
例について説明する。本実施の形態では、実施の形態1
や実施の形態2において説明した進み位相リセット制御
を行い、かつ、回転数を上昇させるため電圧を上昇させ
るように制御しているにもかかわらず、回転数が規定値
まで上昇しない場合の制御方法(進み位相角度オフセッ
ト制御)およびこの進み位相角度オフセット制御を行っ
たにもかかわらず、電圧のみが上昇して回転数が上昇せ
ず、電圧上昇により電流も増加して過電流が流れ安定し
た制御ができなくなることが懸念される場合の制御方法
(失速制御(回転数ダウン制御ともいう))について説
明する。Embodiment 3 In a third embodiment of the present invention, another configuration example of the control means 3 described in the first or second embodiment will be described using a three-phase synchronous motor as an example. In the present embodiment, the first embodiment
Control method in which the advanced phase reset control described in Embodiment 2 and the second embodiment are performed, and the voltage is increased to increase the rotational speed, but the rotational speed does not increase to a specified value. Despite performing (advance phase angle offset control) and this advance phase angle offset control, only voltage rises, rotation speed does not rise, and current rises due to voltage rise, and overcurrent flows, resulting in stable control. A control method (stall control (also referred to as rotational speed down control)) when there is a concern that the motor cannot be operated will be described.
【0099】まず、進み位相角度オフセット制御(オフ
セット制御ともいう)について説明する。オフセット制
御とは、進み位相リセット制御によりリセットをかけた
リセット値からさらに位相角度(進み位相角度)をΔθ
だけオフセット(進み位相角度オフセット)させること
で、回転数の上昇を可能にする制御方法である。First, the advance phase angle offset control (also referred to as offset control) will be described. Offset control means that a phase angle (advance phase angle) is further increased by Δθ from a reset value reset by advance phase reset control.
This is a control method that makes it possible to increase the number of revolutions by offsetting only (leading phase angle offset).
【0100】図10は本発明のオフセット制御を行う場
合の制御手段3の構成の一例を表した図である。図にお
いて、実施の形態1と同等部分は同一の符号を付して説
明は省略する。図において、120は位置検出手段2よ
りの位置信号に基いて回転子7の位置を検出する回転子
位置検出手段、101は回転子位置検出手段120より
の回転子位置の情報をもとに回転数を演算する回転数検
出手段、131は回転数検出手段101より得られた実
回転数を記憶する回転数記憶手段である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the control means 3 when performing the offset control according to the present invention. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. In the figure, reference numeral 120 denotes a rotor position detecting means for detecting the position of the rotor 7 based on a position signal from the position detecting means 2, and 101 denotes a rotation based on information on the rotor position from the rotor position detecting means 120. A rotation number detecting means 131 for calculating the number is a rotation number storing means for storing the actual rotation number obtained from the rotation number detecting means 101.
【0101】134は通電波形形成手段105により形
成された印加電圧を記憶する電圧記憶手段、132は回
転数記憶手段131より得られる回転数の変化割合およ
び電圧記憶手段134より得られる電圧の変化割合に基
いて目標位相角度に規定角度Δθ(オフセット角度)を
加えることによって目標位相角度を変更し、実回転数が
回転数指令手段103よりの目標回転数になるように位
相角度を制御する位相角制御手段である。133は位相
角制御手段132よりの位相角度の情報に基いて印加電
圧およびその位相角度を決定する電圧決定手段である。Reference numeral 134 denotes a voltage storage means for storing the applied voltage formed by the conduction waveform forming means 105; 132, a rate of change of the rotation speed obtained from the rotation number storage means 131 and a change rate of the voltage obtained by the voltage storage means 134 The target phase angle is changed by adding the specified angle Δθ (offset angle) to the target phase angle based on the target phase angle, and the phase angle is controlled so that the actual rotation speed becomes the target rotation speed from the rotation speed command means 103. Control means. 133 is a voltage determining means for determining the applied voltage and its phase angle based on the information on the phase angle from the phase angle control means 132.
【0102】105は電圧決定手段133により決定さ
れた電圧値および位相を実際に電動機駆動手段であるイ
ンバータ5が同期電動機30に出力できるように通電波
形を生成して電動機駆動手段であるインバータ5に出力
する通電波形形成手段である。5は電動機駆動手段であ
り、通電波形形成手段105により形成された通電波形
をもとに複数のスイッチング素子をオン・オフするなど
して電動機30に電圧を印加して電動機30を駆動す
る。105 generates an energization waveform so that the inverter 5 as the motor driving means can actually output the voltage value and the phase determined by the voltage determining means 133 to the synchronous motor 30, and sends the waveform to the inverter 5 as the motor driving means. This is an energization waveform forming means for outputting. Reference numeral 5 denotes a motor driving unit that drives the motor 30 by applying a voltage to the motor 30 by turning on and off a plurality of switching elements based on the conduction waveform formed by the conduction waveform forming unit 105.
【0103】回転子位置検出手段120よりの位置信号
が制御手段3内の回転数検出手段101に出力され、回
転数検出手段101は回転子位置検出手段120よりの
位置信号をもとに回転周波数(回転数)を演算し、回転
数記憶手段131に出力する。回転数記憶手段131は
回転数の情報を必要な周期分だけ記憶してその変化割合
を算出する。同様に電圧記憶手段134も印加電圧の情
報を必要な周期分だけ記憶してその変化割合を算出す
る。位相角制御手段132は回転数記憶手段131より
得られる回転数の変化割合と電圧記憶手段134より得
られる電圧の変化割合に応じて進み位相角度オフセット
制御(オフセット制御ともいう)を行うかどうか判断
し、必要と判断した場合には、オフセットのフラグをた
てて、目標位相角度にΔθ(オフセット角度)を加える
オフセット制御を行う。すなわち、回転数指令手段10
3より指示のあった目標回転数になるように位相角度を
オフセットさせる。The position signal from the rotor position detecting means 120 is output to the rotational speed detecting means 101 in the control means 3, and the rotational speed detecting means 101 detects the rotational frequency based on the position signal from the rotor position detecting means 120. (Rotation speed) is calculated and output to the rotation speed storage means 131. The number-of-revolutions storage means 131 stores information on the number of rotations for a required period and calculates the rate of change. Similarly, the voltage storage means 134 stores the information of the applied voltage for a necessary period and calculates the change ratio. The phase angle control means 132 determines whether to perform advance phase angle offset control (also referred to as offset control) according to the change rate of the rotation speed obtained from the rotation speed storage means 131 and the change rate of the voltage obtained from the voltage storage means 134. If it is determined that the target phase angle is required, an offset control is performed by setting an offset flag and adding Δθ (offset angle) to the target phase angle. That is, the rotation speed command means 10
The phase angle is offset so that the target rotation speed specified by 3 is obtained.
【0104】電圧決定手段133では、位相角制御手段
132よりの印加電圧および位相情報をもとに回転数検
出手段101より得られた実回転数が目標回転数になる
ように必要な印加電圧およびその位相を通電波形形成手
段105に出力する。通電波形形成手段105は、電圧
決定手段133により決定された印加電圧およびその位
相にて実際に同期電動機30が駆動されるような通電波
形を生成して電動機駆動手段(インバータ)5に出力す
る。The voltage determining means 133 uses the applied voltage and the necessary rotating speed obtained by the rotating speed detecting means 101 based on the applied voltage and the phase information from the phase angle controlling means 132 so that the actual rotating speed becomes the target rotating speed. The phase is output to the conduction waveform forming means 105. The energization waveform forming means 105 generates an energization waveform such that the synchronous motor 30 is actually driven by the applied voltage determined by the voltage determination means 133 and the phase thereof, and outputs the generated waveform to the motor driving means (inverter) 5.
【0105】したがって、本実施の形態では位相角制御
手段を設けて、位相角度(進み位相角度)を所定量だけ
オフセットさせるようにしたので、電圧を上昇させて回
転数を上昇させるように指示しているにもかかわらず電
圧の上昇のみで回転数が上昇しないというようなことが
なくなり、広範囲な運転が行え、しかも安定した制御が
行える。Therefore, in the present embodiment, the phase angle control means is provided to offset the phase angle (leading phase angle) by a predetermined amount. Therefore, it is instructed to increase the voltage to increase the rotation speed. In spite of the above, the rotation speed is not increased only by the increase of the voltage, so that a wide range of operation can be performed, and moreover, stable control can be performed.
【0106】ここで、上述のオフセット制御を行ったに
もかかわらず、電圧のみが上昇して回転数が上昇せず、
電圧上昇により電流も増加して過電流が流れ安定した制
御ができなくなることが懸念される場合には、失速制御
(回転数ダウン制御)を行えばよい。図11は失速制御
を行う場合の制御手段3の構成の一例を表す図である。
図において、実施の形態1と同等部分は同一の符号を付
して説明は省略する。図において、120は位置検出手
段2よりの位置信号に基いて回転子7の位置を検出する
回転子位置検出手段、101は回転子位置検出手段12
0よりの回転子位置の情報をもとに回転数を演算する回
転数検出手段、131は回転数検出手段101より得ら
れた実回転数を記憶する回転数記憶手段である。Here, despite the above-described offset control, only the voltage increases and the number of revolutions does not increase.
If there is a concern that the current will increase due to the voltage rise and an overcurrent will flow to make it impossible to perform stable control, stall control (rotation speed reduction control) may be performed. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of the control unit 3 when performing stall control.
In the figure, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. In the figure, reference numeral 120 denotes a rotor position detecting means for detecting the position of the rotor 7 based on the position signal from the position detecting means 2, and 101 denotes a rotor position detecting means 12
Rotational speed detecting means 131 for calculating the rotational speed based on the information of the rotor position from 0, and 131 is a rotational speed storing means for storing the actual rotational speed obtained from the rotational speed detecting means 101.
【0107】134は通電波形形成手段105により形
成された印加電圧を記憶する電圧記憶手段、137は回
転数記憶手段131より得られる回転数の変化割合およ
び電圧記憶手段134より得られる電圧の変化割合に基
いて回転数指令手段103より得られる目標回転数から
所定回転数(Nd)を減じて目標回転数を低下させて新
たな目標回転数として出力する回転数決定手段である。
138は回転数決定手段137よりの目標回転数の情報
に基いて印加電圧およびその位相角度を決定する電圧決
定手段である。Reference numeral 134 denotes a voltage storage means for storing the applied voltage formed by the conduction waveform forming means 105; 137, a change rate of the rotation speed obtained from the rotation speed storage means 131 and a change rate of the voltage obtained by the voltage storage means 134 Is a predetermined number of revolutions (Nd) subtracted from the target number of revolutions obtained by the number of revolutions commanding means 103 based on the target number of revolutions to reduce the target number of revolutions and output as a new target number of revolutions.
138 is a voltage determining means for determining the applied voltage and its phase angle based on the information on the target rotational speed from the rotational speed determining means 137.
【0108】105は電圧決定手段138により決定さ
れた電圧値および位相を実際に電動機駆動手段であるイ
ンバータ5が同期電動機30に出力できるように通電波
形を生成して電動機駆動手段であるインバータ5に出力
する通電波形形成手段である。5は電動機駆動手段であ
り、通電波形形成手段105により形成された通電波形
をもとに複数のスイッチング素子をオン・オフするなど
して電動機30に電圧を印加して電動機30を駆動す
る。105 generates an energizing waveform so that the inverter 5 serving as the motor driving means can actually output the voltage value and the phase determined by the voltage determining means 138 to the synchronous motor 30, and sends the waveform to the inverter 5 serving as the motor driving means. This is an energization waveform forming means for outputting. Reference numeral 5 denotes a motor driving unit that drives the motor 30 by applying a voltage to the motor 30 by turning on and off a plurality of switching elements based on the conduction waveform formed by the conduction waveform forming unit 105.
【0109】回転子位置検出手段120よりの位置信号
が制御手段3内の回転数検出手段101に出力され、回
転数検出手段101は回転子位置検出手段120よりの
位置信号をもとに回転周波数(回転数)を演算し、回転
数記憶手段131に出力する。回転数記憶手段131は
回転数の情報を必要な周期分だけ記憶してその変化割合
を算出する。同様に電圧記憶手段134も印加電圧の情
報を必要な周期分だけ記憶してその変化割合を算出す
る。回転数決定手段137は回転数記憶手段131より
得られる回転数の変化割合と電圧記憶手段134より得
られる電圧の変化割合に応じて失速制御(回転数ダウン
制御)を行うかどうか判断し、必要と判断した場合に
は、失速制御のフラグをたてて、目標回転数Nxより所
定回転数Ndを減じて目標回転数を低下させ実回転数を
低下させる制御を行う。すなわち、回転数指令手段10
3より指示のあった目標回転数を低下させて電圧指令値
を低下させて実回転数も低下させようというものであ
る。The position signal from the rotor position detection means 120 is output to the rotation number detection means 101 in the control means 3, and the rotation number detection means 101 determines the rotation frequency based on the position signal from the rotor position detection means 120. (Rotation speed) is calculated and output to the rotation speed storage means 131. The number-of-revolutions storage means 131 stores information on the number of rotations for a required period and calculates the rate of change. Similarly, the voltage storage means 134 stores the information of the applied voltage for a necessary period and calculates the change ratio. The rotation speed determining unit 137 determines whether to perform stall control (rotation speed down control) according to the change ratio of the rotation speed obtained from the rotation speed storage unit 131 and the change ratio of the voltage obtained from the voltage storage unit 134, and determines If it is determined that the engine speed has been stopped, a flag for stall control is set, and a control is performed to reduce the target rotation speed by reducing the predetermined rotation speed Nd from the target rotation speed Nx to lower the actual rotation speed. That is, the rotation speed command means 10
3, the target rotation speed specified by the instruction is reduced, the voltage command value is reduced, and the actual rotation speed is also reduced.
【0110】電圧決定手段138では、回転数決定手段
137よりの印加電圧および位相情報をもとに回転数検
出手段101より得られた実回転数が目標回転数になる
ように必要な印加電圧およびその位相を通電波形形成手
段105に出力する。通電波形形成手段105は、電圧
決定手段138により決定された印加電圧およびその位
相にて実際に同期電動機30が駆動されるような通電波
形を生成して電動機駆動手段(インバータ)5に出力す
る。The voltage determining means 138 determines the applied voltage and the necessary voltage so that the actual rotation speed obtained from the rotation speed detecting means 101 on the basis of the applied voltage and the phase information from the rotation speed determining means 137 becomes the target rotation speed. The phase is output to the conduction waveform forming means 105. The energization waveform forming means 105 generates an energization waveform such that the synchronous motor 30 is actually driven by the applied voltage determined by the voltage determination means 138 and its phase, and outputs the generated waveform to the motor drive means (inverter) 5.
【0111】したがって、本実施の形態では回転数決定
手段を設けて、目標回転数を所定量だけ低下させるよう
にしたので、電圧のみが上昇して回転数が上昇しないよ
うな場合でも、過電流による電動機30の停止や過電流
による減磁が発生しなくなるので、広範囲な運転が行
え、しかも安定した制御の行える信頼性の高い電動機駆
動システムや電動機の制御方法が得られる。Therefore, in the present embodiment, the rotation speed determining means is provided to reduce the target rotation speed by a predetermined amount. Therefore, even when the voltage only increases and the rotation speed does not increase, the overcurrent As a result, the motor 30 can be stopped and demagnetization due to overcurrent does not occur, so that a wide-range operation can be performed, and a highly reliable motor drive system and a control method of the motor that can perform stable control can be obtained.
【0112】ここで、進み位相角度オフセット制御およ
び失速制御について図12を用いて詳細に説明する。図
12は進み位相角度オフセット制御および失速制御に至
る判定方法を説明するためのフローチャート図である。
ここでは、検出した実行回転数Nが、回転数指令値より
も小さいために回転数を上昇させたい場合にオフセット
制御が実行されるまでのフローについて説明する。図に
おいて、添え時は制御用のカウンタの数値であり、添え
時がnの状態は現在の状態を表し、添え時が0の場合は
カウンタがクリアされた状態を表す。Here, the advance phase angle offset control and the stall control will be described in detail with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart for explaining a determination method leading to advance phase angle offset control and stall control.
Here, a description will be given of a flow until the offset control is executed when the detected rotational speed N is smaller than the rotational speed command value and the rotational speed is to be increased. In the figure, at the time of attachment, the value of the counter for control is used, the state of n at the time of attachment indicates the current state, and the value of 0 at the time of attachment indicates that the counter has been cleared.
【0113】ある決められた条件ごとに図12の判定を
繰り返すものとする。まずST1で運転中かどうか判断
し、運転中でなければST2に進んでオフセット制御の
フラグに0を格納(F←0)してオフセット制御は行わ
ない。そして、ST3にて失速制御のフラグにも0を格
納(G←0)して失速制御も行わない。その後ST4に
て現在の電圧Vnをカウンタクリア時の電圧V0に格納
(Vn←V0)し、ST5にてカウンタクリア時の回転
数N0に0を格納(N0←0)し、ST6にてオフセッ
ト周波数Foffsetに0を格納(Foffset←
0)する。It is assumed that the determination in FIG. 12 is repeated for each predetermined condition. First, it is determined in ST1 whether or not the vehicle is in operation. If the vehicle is not in operation, the process proceeds to ST2, where 0 is stored in the offset control flag (F ← 0) and the offset control is not performed. In ST3, 0 is also stored in the stall control flag (G ← 0), and the stall control is not performed. Stores the current voltage Vn to the voltage V 0 at the time of the counter is cleared by then ST4 and (Vn ← V 0), stores 0 in the rotation number N0 at the time of the counter is cleared at ST5 (N 0 ← 0), in ST6 And stores 0 in the offset frequency F offset (F offset ←
0).
【0114】もしST1にて運転中であると判断されれ
ばST11にて失速制御中かどうかを判断する。失速制
御中であればST12にて設定時間をオーバーしたかど
うかを判断し、設定時間をオーバーしていた場合は、S
T13にて失速制御のフラグGに0を格納(G←0)し
て失速制御を終了する。もし、ST11にて失速制御中
でないと判断された場合には、ST21にて現在の電圧
(Vn)と前回の電圧(Vn−1)を比較して、前回の
電圧よりも電圧が上昇している場合はST22にて、現
在の電圧(Vn)とカウンタクリア時の電圧(V0)と
の差が予め決められている規定値(ΔV)より大きくな
っているかを判断する。If it is determined in ST1 that the vehicle is running, it is determined in ST11 whether or not the vehicle is under stall control. If it is during stall control, it is determined in ST12 whether the set time has been exceeded.
At T13, 0 is stored in the stall control flag G (G ← 0), and the stall control ends. If it is determined in ST11 that stall control is not being performed, the current voltage (Vn) is compared with the previous voltage (Vn-1) in ST21, and the voltage rises from the previous voltage. If there is, in ST22, it is determined whether or not the difference between the current voltage (Vn) and the voltage (V 0 ) at the time of clearing the counter is larger than a predetermined value (ΔV).
【0115】すなわち、(Vn)−(V0)>ΔVかど
うかを判断する。ST22にて現在の電圧(Vn)とカ
ウンタクリア時の電圧(V0)との差が規定値(ΔV)
より大きくなっている場合は、ST23に進んで現在の
回転数(Nn)とカウンタクリア時の回転数(N0)と
の差が予め決められている規定値(ΔN)以下になって
いるかを判断する。すなわち、(Nn)−(N0)<Δ
Nかどうかを判断しており、ST22とST23より、
((Nn−N0)/(Vn−V0))が所定値K(ΔN
/ΔV)より小さいかどうかを判断していることにな
る。ここで、カウンタは電圧が変化しない場合あるいは
減少した場合にクリアされて0となる。もしも、ST2
1あるいはST23にて判定NGとなった場合には、S
T41に進んでV0にVnの値を格納(V0←Vn)
し、ST42にてN0にNnの値を格納(N0←Nn)
してカウンタをクリアする。That is, it is determined whether (Vn)-(V0)> ΔV. In ST22, the difference between the current voltage (Vn) and the voltage (V0) at the time of clearing the counter is a specified value (ΔV).
If it is larger, the process proceeds to ST23, where it is determined whether the difference between the current rotational speed (Nn) and the rotational speed (N0) when the counter is cleared is equal to or less than a predetermined value (ΔN). I do. That is, (Nn) − (N0) <Δ
N or not, and from ST22 and ST23,
((Nn−N0) / (Vn−V0)) is a predetermined value K (ΔN
/ ΔV). Here, the counter is cleared to 0 when the voltage does not change or decreases. If ST2
If the determination is NG in 1 or ST23, S
Stores the value of V n to willing V 0 to T41 (V 0 ← V n)
, And stores the value of N n to N 0 at ST42 (N 0 ← N n)
To clear the counter.
【0116】もし、ST23にて(Nn)−(N0)<
ΔNであると判断した場合は、ST24にてV0にVn
の値を格納し、ST25にてN0にNnの値を格納す
る。そしてST26にてオフセット制御中かどうかを判
断(F=1かどうかを判断)し、もしオフセット制御中
でなければ(F=0ならば)、ST27にてオフセット
制御のフラグを立てて(F←1)、目標位相角度に規定
角度Δθ(オフセット角度)を加えるオフセット制御を
実行する。そして、このときの電気周波数(Fn)をオ
フセット周波数(Foffset)として記憶する(F
offset←Fn)。If (Nn)-(N0) <ST23
If it is determined that ΔN, Vn is added to V0 in ST24.
, And the value of Nn is stored in N0 in ST25. In ST26, it is determined whether or not offset control is being performed (determination of whether F = 1). If offset control is not being performed (if F = 0), an offset control flag is set in ST27 (F ← 1) Execute offset control for adding a specified angle Δθ (offset angle) to the target phase angle. Then, the electric frequency (Fn) at this time is stored as an offset frequency (Foffset) (F
offset ← Fn).
【0117】もし、ST26にてオフセット制御中なら
ば、ST31にてオフセット周波数(Foffset)
と現在の周波数(Fn)を比較する。もし、オフセット
周波数(Foffset)の方が現在の周波数(Fn)
よりも大きければST32にてオフセット周波数(Fo
ffset)に現在の周波数(Fn)を格納(Foff
set←Fn)する。もしも、ST31にて、現在の周
波数(Fn)がオフセット周波数(Foffset)以
上ならばST33にて失速制御のフラグを立てて(G←
1)失速制御を行う。If the offset control is being performed in ST26, the offset frequency (Foffset) is determined in ST31.
And the current frequency (Fn). If the offset frequency (Foffset) is the current frequency (Fn)
If it is larger than the offset frequency (Fo) at ST32.
ffset) stores the current frequency (Fn) (Foff
set ← Fn). If the current frequency (Fn) is equal to or higher than the offset frequency (Foffset) in ST31, a stall control flag is set in ST33 (G ←
1) Stall control is performed.
【0118】ここで、オフセット制御と失速制御につい
て図13を用いて詳細に説明する。図13はオフセット
制御および失速制御時の電圧と回転数の変化の様子を表
した図である。図において、横軸は時間を表し、縦軸は
電圧指令値、実回転数、位相角度、回転数を表してい
る。図において、区間は加速中の区間であり、目標回
転数になるような電圧指令値が与えられると、実回転数
も上昇していき実回転数はA1まで上昇している。この
時の実回転数をカウンタの数値を使用してN5=A1と
して表すことにする。ここで、N5の添え字5はカウン
タ数を表す。Here, the offset control and the stall control will be described in detail with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram showing how the voltage and the rotation speed change during offset control and stall control. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a voltage command value, actual rotation speed, phase angle, and rotation speed. In the figure, the section is a section during acceleration, and when a voltage command value is set so as to reach the target rotation number, the actual rotation number also increases, and the actual rotation number increases to A1. The actual rotation speed at this time is expressed as N5 = A1 using the value of the counter. Here, the subscript 5 of N5 represents the number of counters.
【0119】本実施の形態では電圧の上昇値が規定値Δ
Vに達した時点(ST22)で図12にて説明したフロ
ー図の判定、すなわち((Nn−N0)/(Vn−V
0))が所定値K(=ΔN/ΔV)より小さいかどうか
(ST22、ST23)を行う(ST23)ようにして
おり、ΔVに達した時間ごとあるいはカウンタがクリア
されるごとに区間を区切って丸数字を付して説明する。
区間では(N5−N0)/(V5−V0)>Kである
ので判定OKとなる。判定OKであれば、オフセット制
御は行わずにN0とV0にN7とV7の数値をそれぞれ
格納(ST41、ST42)した後にカウンタの数値を
0にして、さらに電圧指令値を上昇させ(カウンタn=
0→1→2→……→7)、実回転数を目標回転数に一致
させようとする。In the present embodiment, the rising value of the voltage is the specified value Δ
V (ST22), the determination in the flowchart described with reference to FIG. 12, that is, ((Nn-N0) / (Vn-V
0)) is smaller than a predetermined value K (= ΔN / ΔV) (ST22, ST23) (ST23). The interval is divided every time when ΔV is reached or each time the counter is cleared. A description will be given with circle numbers.
In the section, since (N5−N0) / (V5−V0)> K, the determination is OK. If the determination is OK, the values of N7 and V7 are respectively stored in N0 and V0 without performing offset control (ST41, ST42), and then the value of the counter is set to 0, and the voltage command value is further increased (counter n =
0 → 1 → 2 →... → 7), an attempt is made to make the actual rotational speed coincide with the target rotational speed.
【0120】区間においては、電圧指令により電圧は
上昇している(ST21)にもかかわらず、実回転数は
A3よりも上昇していない。この状態(区間の終わ
り)で上述の判定が行われると、(N7−N0)/(V
7−V0)<Kとなって、判定NGとなる(ST22、
ST23)。そうすると、N0とV0にN7とV7の数
値をそれぞれ格納(ST24、ST25)した後にカウ
ンタの数値をリセットし、その後オフセット制御のフラ
グが立ち(F=1)(ST27)、オフセット周波数
(Foffset)に現在の周波数(Fn)が格納され
(ST28)オフセット制御が実行される。In the section, although the voltage is increased by the voltage command (ST21), the actual rotation speed does not increase more than A3. If the above determination is made in this state (end of section), (N7−N0) / (V
7−V0) <K, and the determination is NG (ST22,
ST23). Then, the values of N7 and V7 are respectively stored in N0 and V0 (ST24, ST25), and then the value of the counter is reset. Thereafter, the offset control flag is set (F = 1) (ST27), and the offset frequency (Foffset) is reset. The current frequency (Fn) is stored (ST28), and offset control is executed.
【0121】区間でオフセット制御のフラグが立つ
(F←1)と区間の始めに目標位相角度αにオフセッ
ト分(Δθ)を加えるオフセット制御が実行される(S
T27)。そうすると実回転数がA3からA4まで上昇
し、回転数の上昇が得られる。ここで、オフセット制御
のフラグは、停止指令がでるまで立ちつづける。そし
て、別の区間で再度オフセット制御判定を行うが、その
結果、オフセット制御が必要と判定された場合は、ST
26にてオフセット制御中かどうか(オフセット制御の
フラグが立っているかどうか)を判断する。When the offset control flag is set in the section (F ← 1), the offset control for adding the offset (Δθ) to the target phase angle α is executed at the beginning of the section (S).
T27). Then, the actual rotation speed increases from A3 to A4, and an increase in the rotation speed is obtained. Here, the flag of the offset control is maintained until a stop command is issued. Then, offset control determination is performed again in another section. If it is determined that offset control is necessary, ST
At 26, it is determined whether or not the offset control is being performed (whether or not the offset control flag is set).
【0122】もし、フラグが立っている場合は、ST3
1にてオフセット周波数(Foffset)と現在の周
波数(Fn)を比較する。そして、現在の周波数がオフ
セット周波数よりも小さい場合には、ST32にてオフ
セット周波数を下げる。すなわち、現在周波数(Fn)
をオフセット周波数(Foffset)に格納する。If the flag is set, ST3
At step 1, the offset frequency (Foffset) is compared with the current frequency (Fn). If the current frequency is lower than the offset frequency, the offset frequency is reduced in ST32. That is, the current frequency (Fn)
Is stored in the offset frequency (Foffset).
【0123】オフセット制御したにもかかわらず、回転
数を上昇できずに電圧だけが上昇し続けて、再度、オフ
セット制御の判定がなされ、ST31にて現在の周波数
がオフセット周波数よりも大きいと判断された場合に
は、ST33にて失速制御を行うために失速制御(回転
数ダウン制御)のフラグを立て(G=1)、失速制御が
実行される。Despite the offset control, the rotation speed cannot be increased and only the voltage continues to increase, and the offset control is determined again. In ST31, it is determined that the current frequency is higher than the offset frequency. In this case, a flag for stall control (rotation speed reduction control) is set (G = 1) to perform stall control in ST33, and stall control is executed.
【0124】失速制御(回転数ダウン制御)は、電流上
昇による過電流遮断や電動機磁石の減磁を防ぐため、あ
る時間(図13においては区間の時間Tdの間)だけ
目標回転数を下げる制御(図13においてはNdだけ下
げる制御)である。The stall control (rotation speed reduction control) is a control for lowering the target rotation speed for a certain period of time (during the section time Td in FIG. 13) in order to prevent overcurrent interruption due to an increase in current and demagnetization of the motor magnet. (In FIG. 13, the control is performed to decrease by Nd).
【0125】図13の区間において、電圧指令により
電圧は上昇している(ST21)にもかかわらず、実回
転数は規定値に達していない。すなわち、区間におい
ては電圧上昇の規定値(ΔV)に対して、回転数の上昇
がΔN以下((Nn−N0)/(Vn−V0)<K)と
なっている。この状態判定が行われると、(N5−N
0)/(V5−V0)<Kとなって、判定NGとなる
(ST22、ST23)。In the section of FIG. 13, although the voltage is increased by the voltage command (ST21), the actual number of revolutions has not reached the specified value. That is, in the section, the increase in the number of revolutions is equal to or less than ΔN ((Nn−N0) / (Vn−V0) <K) with respect to the specified value of voltage rise (ΔV). When this state determination is performed, (N5-N
0) / (V5−V0) <K, and the determination is NG (ST22, ST23).
【0126】そうすると、N0とV0にN5とV5の数
値をそれぞれ格納(ST24、ST25)した後にカウ
ンタの数値をリセットし、その後オフセット制御中かど
うか判定を行う(ST26)が、オフセット制御中であ
るので、ST31にて現在の周波数よりオフセット周波
数の方が大きいかどうかを判断する。区間の場合は、
現在の周波数の方がオフセット周波数(図13において
オフセット周波数は区間にてオフセット制御を実行し
た時点の回転数A3を示す)よりも大きいので、ST3
3に進み、失速制御のフラグを立て(G=1)、失速制
御を実行する。Then, after the values of N5 and V5 are stored in N0 and V0, respectively (ST24, ST25), the value of the counter is reset, and it is determined whether or not the offset control is being performed (ST26). Therefore, in ST31, it is determined whether or not the offset frequency is higher than the current frequency. For sections,
Since the current frequency is higher than the offset frequency (in FIG. 13, the offset frequency indicates the rotation speed A3 at the time of executing the offset control in the section), ST3
Proceeding to 3, the stall control flag is set (G = 1), and the stall control is executed.
【0127】すなわち、区間の時間だけ(Td時間の
み)目標回転数をNxからNd分だけ下げてNyに変更
する。そうすると、区間では電圧指令値が下がり実回
転数も低下する。そして、Td時間経過後(区間)
は、回転数指令値を目標回転数Nxに戻して、位相進み
角度リセット制御(位相制御)だけが実行可能の状態に
戻し、オフセット制御実行判定待ちにする。このよう
に、目標回転数を下げたことで、実行電圧Vnおよび回
転数Nnを低下させることができ、電圧上昇に伴なう電
流増加、すなわち、過電流遮断や減磁を防ぐことができ
るので、信頼性の高い電動機駆動システムが得られる。That is, the target rotation speed is reduced from Nx by Nd only to the section time (Td time only) and changed to Ny. Then, in the section, the voltage command value decreases and the actual rotation speed also decreases. Then, after the elapse of the Td time (section)
Returns the rotation speed command value to the target rotation speed Nx, returns to the state where only the phase lead angle reset control (phase control) can be executed, and waits for the offset control execution determination. As described above, by lowering the target rotation speed, the execution voltage Vn and the rotation speed Nn can be reduced, and the current increase accompanying the voltage increase, that is, overcurrent interruption and demagnetization can be prevented. Thus, a highly reliable motor drive system can be obtained.
【0128】また、実施の形態1あるいは実施の形態2
で説明した位相変更手段を設ければ、実回転数を目標回
転数に一致させるような印加電圧および位相を電動機に
印加できるため、電流および損失の少ない目標回転数に
て駆動でき、電流の増加と損失の増大を防止することが
できる。また、回転数を目標値まで上昇できるので効率
も良く信頼性の高い電動機制御を行うことができる。Further, Embodiment 1 or Embodiment 2
If the phase changing means described in (1) is provided, it is possible to apply an applied voltage and a phase to the electric motor such that the actual rotational speed matches the target rotational speed. And an increase in loss can be prevented. In addition, since the rotation speed can be increased to the target value, efficient and highly reliable motor control can be performed.
【0129】さらに、図10、図11には図示していな
いが、実施の形態1(図2)や実施の形態2(図7)で
説明したようにn個の位置検出手段2のn個の位置信号
のうち回転数に応じて検出精度のよい位置信号のみを選
択して切り替える位置信号切り替え手段を設ければ、従
来よりも検出誤差が小さくなり正確な位置が検出でき、
回転数のハンチングなどの起こらない信頼性の高い電動
機の駆動を行うことができる。また、速度に応じて位置
検出手段の位置信号を選択して用いることができるの
で、低速域でも回転位置を精度良く検出でき、脱調判断
を可能にすることができ、しかも広範囲で効率良く安定
した電動機の駆動を行うことができる。Further, although not shown in FIGS. 10 and 11, as described in the first embodiment (FIG. 2) and the second embodiment (FIG. 7), the n If the position signal switching means for selecting and switching only the position signal having high detection accuracy in accordance with the rotation speed among the position signals is provided, the detection error can be reduced and the accurate position can be detected as compared with the related art.
It is possible to drive the motor with high reliability without causing hunting of the rotation speed. In addition, since the position signal of the position detecting means can be selected and used according to the speed, the rotational position can be accurately detected even in a low-speed range, and the step-out judgment can be performed. The electric motor can be driven.
【0130】さらに、実施の形態1でも説明したよう
に、3相同期電動機の場合は、3相同期電動機の巻線が
発生する誘起電圧に対して各々一定の位相関係を有する
異なる相の位置信号を出力するn(n=1、2、3)個
の位置検出手段を設けるようにすれば、1つの相に複数
の位置検出手段を設けるよりも、小型化できコストの低
減も図れる。また、位置検出手段の数が少なくてよくな
るため位置検出手段の取りつけ場所の自由度が広がる。Further, as described in the first embodiment, in the case of a three-phase synchronous motor, position signals of different phases each having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of the three-phase synchronous motor. Is provided, n (n = 1, 2, 3) position detecting means can be provided, so that downsizing and cost reduction can be achieved as compared with providing a plurality of position detecting means in one phase. Further, since the number of the position detecting means can be reduced, the degree of freedom of the mounting position of the position detecting means is increased.
【0131】[0131]
【発明の効果】本発明の第1の発明に係る電動機駆動シ
ステムは、同期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対し
て一定の位相関係を有する位置信号を出力するn(n:
1以上の整数)個の位置検出手段と、n個の位置検出手
段により出力されたn個の位置信号のうち運転状態に応
じて使用する位置信号を選択することによって使用する
位置信号の数を変更する位置信号切り替え手段と、位置
信号切り替え手段により選択された位置信号をもとに同
期電動機の通電波形を形成する通電波形形成手段と、通
電波形形成手段により形成された通電波形に基づいて同
期電動機の巻線に電圧を印加して同期電動機を駆動する
電動機駆動手段と、を備えたので、ホールICの漏れ磁
束量が大きい運転状態であっても、精度良く検出できる
ホールICを選択でき、したがって従来よりも検出誤差
が小さくなり正確な位置が検出でき、回転数のハンチン
グなどの起こらない信頼性の高い電動機の駆動を行うこ
とができる。The motor driving system according to the first aspect of the present invention outputs a position signal having a fixed phase relationship with the induced voltage generated by the winding of the synchronous motor (n: n:
The number of position signals to be used is determined by selecting position signals to be used in accordance with the operating state from among the (n or more integers) position detecting means and the n position signals output by the n position detecting means. A position signal switching unit to be changed, a conduction waveform forming unit for forming a conduction waveform of the synchronous motor based on the position signal selected by the position signal switching unit, and synchronization based on the conduction waveform formed by the conduction waveform forming unit. Motor driving means for driving a synchronous motor by applying a voltage to the windings of the motor, so that even in an operation state where the amount of leakage magnetic flux of the Hall IC is large, it is possible to select a Hall IC that can be accurately detected, Therefore, the detection error is smaller than in the prior art, the accurate position can be detected, and the motor can be driven with high reliability without occurrence of hunting of the rotational speed.
【0132】本発明の第2の発明に係る電動機駆動シス
テムは、同期電動機の回転数に応じて使用する位置信号
の数を切り替えるようにしたので、広範囲で効率良く安
定した電動機駆動システムを得ることができる。そし
て、速度に応じて位置センサの信号を選択して用いるこ
とで、低速域でも回転位置を精度良く検出でき、脱調判
断を可能にすることができる。In the motor drive system according to the second aspect of the present invention, the number of position signals to be used is switched according to the rotation speed of the synchronous motor, so that a stable and efficient motor drive system can be obtained over a wide range. Can be. Then, by selecting and using the signal of the position sensor in accordance with the speed, the rotational position can be accurately detected even in a low speed range, and the step-out determination can be made possible.
【0133】本発明の第3の発明に係る電動機駆動シス
テムは、少なくとも起動時あるいは低速回転時にはn個
の位置信号を使用し、それ以外の回転数では使用する位
置信号の数をn個より少なくしたので、広範囲で効率良
く安定した電動機の駆動を行うことができる。The motor drive system according to the third aspect of the present invention uses n position signals at least at the time of startup or low-speed rotation, and uses less than n position signals at other rotation speeds. Therefore, it is possible to efficiently and stably drive the electric motor over a wide range.
【0134】本発明の第4の発明に係る電動機駆動シス
テムは、位置検出手段よりの位置信号をもとに同期電動
機の回転数を検出する回転数検出手段と、位置信号に対
して同期電動機に印加される印加電圧の位相差を把握し
て所定値だけ加減することによって位置信号に対する印
加電圧の位相差を変更する位相変更手段と、位相変更手
段によって変更された印加電圧およびその位相に基いて
同期電動機を駆動するための通電波形を形成する通電波
形形成手段と、を備え、回転数検出手段により検出され
た回転数が目標回転数から外れている場合に印加する電
圧の位相を変更することによって目標回転数となるよう
にしたので、電流の増加と損失の増大を防止できるとと
もに、回転数を目標値まで上昇でき効率も良く信頼性の
高い電動機の駆動を行うことができる。A motor drive system according to a fourth aspect of the present invention comprises: a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of a synchronous motor based on a position signal from a position detecting means; and a synchronous motor for the position signal. Phase changing means for changing the phase difference of the applied voltage with respect to the position signal by grasping the phase difference of the applied voltage and adjusting the phase difference by a predetermined value; and based on the applied voltage changed by the phase changing means and its phase. An energization waveform forming means for forming an energization waveform for driving the synchronous motor; and changing a phase of a voltage applied when the number of rotations detected by the number of rotations detection means is out of a target number of rotations. As a result, the increase in current and loss can be prevented, and the number of rotations can be increased to the target value to drive the motor with high efficiency and high reliability. It can be carried out.
【0135】本発明の第5の発明に係る電動機駆動シス
テムは、位置検出手段に、同期電動機の回転子位置を検
出する位置センサーあるいは同期電動機の巻線に流れる
電流を検出する電流検出手段を使用するようにしたの
で、位置センサがある場合あるいは位置センサレスの場
合の両方の場合に対応でき、位置検出手段の選択の自由
度が広がる。また、位置検出手段として電流検出手段を
使用した場合には、位置センサの取りつけが困難な圧縮
機などにも対応可能となり、広範な製品に適用できる電
動機駆動システムが得られる。In the motor drive system according to the fifth aspect of the present invention, a position sensor for detecting a rotor position of the synchronous motor or a current detecting means for detecting a current flowing through a winding of the synchronous motor is used as the position detecting means. Since this is done, it is possible to cope with both the case where there is a position sensor and the case where there is no position sensor, and the degree of freedom in selecting the position detecting means is expanded. Further, when the current detecting means is used as the position detecting means, it is possible to cope with a compressor or the like in which it is difficult to mount a position sensor, and a motor drive system applicable to a wide range of products can be obtained.
【0136】本発明の第6の発明に係る電動機駆動シス
テムは、3相同期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対
して各々一定の位相関係を有する異なる相の位置信号を
出力するn(n=1、2、3)個の位置検出手段を設け
たので、1つの相に複数の位置検出手段を設けるより
も、小型化できコストの低減も図れる。また、位置検出
手段の数が少なくてよくなるため位置検出手段の取りつ
け場所の自由度が広がる。The motor drive system according to the sixth aspect of the present invention outputs n (n) position signals of different phases each having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of a three-phase synchronous motor. Since (= 1, 2, 3) position detecting means are provided, the size and cost can be reduced as compared with the case where a plurality of position detecting means are provided in one phase. Further, since the number of the position detecting means can be reduced, the degree of freedom of the mounting position of the position detecting means is increased.
【0137】本発明の第7の発明に係る電動機駆動シス
テムは、同期電動機の回転数を検出する回転数検出手段
と、同期電動機に印加された電圧値の変化割合を記憶す
る電圧記憶手段と、回転数検出手段により検出された回
転数の変化割合とを記憶する回転数記憶手段と、電圧記
憶手段により得られる電圧の変化量に対する回転数記憶
手段により得られる回転数の変化量の変化割合を演算し
て変化割合に応じて同期電動機に印加する印加電圧の位
相角度を所定量だけ変更する位相角制御手段と、を備え
たので、回転数を規定値にまで上昇させることができ広
範囲の運転が可能な電動機を得ることができる。A motor drive system according to a seventh aspect of the present invention comprises: a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of a synchronous motor; a voltage storage means for storing a change ratio of a voltage value applied to the synchronous motor; A number-of-revolutions storage means for storing a change rate of the number of revolutions detected by the number-of-revolutions detection means, and a change rate of a change amount of the number of revolutions obtained by the number-of-revolutions storage means with respect to a change amount of the voltage obtained by the voltage storage means. Phase angle control means for calculating and changing the phase angle of the applied voltage applied to the synchronous motor by a predetermined amount according to the rate of change, so that the number of rotations can be increased to a specified value and a wide range of operation can be performed. It is possible to obtain an electric motor capable of performing the following.
【0138】本発明の第8の発明に係る電動機駆動シス
テムは、同期電動機の回転数を検出する回転数検出手段
と、同期電動機に印加された電圧値の変化割合を記憶す
る電圧記憶手段と、回転数検出手段により検出された回
転数の変化割合を記憶する回転数記憶手段と、電圧記憶
手段により得られる電圧の変化量に対する回転数記憶手
段により得られる回転数の変化量の変化割合に応じて目
標回転数を変更する回転数決定手段と、を備えたので、
電流増大による過電流遮断を防止でき、また、減磁レベ
ル付近まで電流が上昇して回転子の磁束が減磁するのを
防止できる信頼性の高い電動機を得ることができる。The motor drive system according to the eighth aspect of the present invention comprises: a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the synchronous motor; a voltage storage means for storing a rate of change of a voltage value applied to the synchronous motor; A number-of-revolutions storage means for storing a change rate of the number of revolutions detected by the number-of-revolutions detection means, and a change rate of a change amount of the number of revolutions obtained by the number-of-revolutions storage means with respect to a change amount of the voltage obtained by the voltage storage means. And rotation speed determining means for changing the target rotation speed.
An overcurrent interruption due to an increase in current can be prevented, and a highly reliable electric motor capable of preventing the current from rising to near the demagnetization level and demagnetizing the magnetic flux of the rotor can be obtained.
【0139】本発明の第9の発明に係る電動機の制御方
法は、同期電動機に発生する誘起電圧、あるいは同期電
動機の巻線が発生する誘起電圧に対して一定の位相関係
を有する位置信号を検出し、誘起電圧あるいは位置信号
に対する印加電圧の位相角度と予め回転数に対応して記
憶されている目標位相角度とを比較して印加する電圧の
位相角度が目標位相角度になるように印加する電圧の位
相角度を変更して位相情報を出力する位相変更ステップ
と、位相変更ステップより得られる位相情報をもとに同
期電動機を駆動するための通電波形を形成する通電波形
形成ステップと、通電波形形成ステップにより形成され
た通電波形に基づいて同期電動機の巻線に電圧を印加し
て同期電動機を駆動する電動機駆動ステップと、を備え
たので、電動機効率が良くなる回転数で電動機を運転さ
せることができ、電流の増加と損失の増大を防止するこ
とができる。The motor control method according to the ninth aspect of the present invention detects a position signal having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated in a synchronous motor or an induced voltage generated in a winding of the synchronous motor. Then, a phase angle of the applied voltage with respect to the induced voltage or the position signal is compared with a target phase angle stored in advance corresponding to the rotation speed, and a voltage applied so that the phase angle of the applied voltage becomes the target phase angle. A phase changing step of changing the phase angle of the phase and outputting phase information; an energizing waveform forming step of forming an energizing waveform for driving the synchronous motor based on the phase information obtained from the phase changing step; A motor driving step of driving the synchronous motor by applying a voltage to the winding of the synchronous motor based on the conduction waveform formed by the step. It is possible to operate the motor at a rotational speed is improved, it is possible to prevent an increase in loss and an increase in current.
【0140】本発明の第10の発明に係る電動機の制御
方法は、同期電動機の回転数を検出する回転数検出ステ
ップを備え、回転数検出ステップにて検出された実回転
数が目標回転数になるように印加電圧の電圧値あるいは
位相角度を変更するようにしたので、目標回転数で運転
することができ、広範囲な運転範囲を得ることができ
る。A motor control method according to a tenth aspect of the present invention includes a rotation speed detection step for detecting a rotation speed of a synchronous motor, and the actual rotation speed detected in the rotation speed detection step is set to a target rotation speed. Since the voltage value or the phase angle of the applied voltage is changed in such a manner, the operation can be performed at the target rotation speed, and a wide operation range can be obtained.
【0141】本発明の第11の発明に係る電動機の制御
方法は、同期電動機の回転数の変化割合を記憶する回転
数記憶ステップと、同期電動機に印加された印加電圧の
変化割合を記憶する電圧記憶ステップと、回転数記憶ス
テップより得られる回転数の変化割合と電圧記憶ステッ
プより得られる印加電圧の変化割合をそれぞれ予め決め
られた所定値と比較して印加電圧の位相角度の変更ある
いは目標回転数の変更を行う比較変更ステップと、比較
変更ステップにより変更された印加電圧の位相角度の情
報あるいは目標回転数の情報をもとに同期電動機の回転
数を変更して駆動するための通電波形を形成する通電波
形形成ステップと、通電波形形成ステップにより形成さ
れた通電波形に基づいて同期電動機の巻線に電圧を印加
して同期電動機を駆動する電動機駆動ステップと、を備
えたので、広範囲な運転が行え、しかも安定した制御の
行える信頼性の高い電動機の制御方法が得られる。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a motor, comprising: a rotation number storing step of storing a change rate of a rotation number of the synchronous motor; and a voltage storing a change rate of an applied voltage applied to the synchronous motor. The storage step and the change rate of the rotation speed obtained from the rotation number storage step and the change rate of the applied voltage obtained from the voltage storage step are respectively compared with predetermined values to change the phase angle of the applied voltage or to change the target rotation. A step of changing the number of rotations and an energization waveform for changing the rotation speed of the synchronous motor based on the information on the phase angle of the applied voltage or the information on the target rotation speed changed in the comparison change step. A voltage is applied to the winding of the synchronous motor based on the current waveform formed in the current waveform forming step and the current waveform formed in the current waveform forming step. A motor driving step of moving, because with a, can extensive operation, yet control method for a reliable motor capable of stable control is obtained.
【0142】本発明の第12の発明に係る電動機の制御
方法は、同期電動機に発生する誘起電圧、あるいは同期
電動機の巻線が発生する誘起電圧に対して一定の位相関
係を有するn(n:1以上の整数)個の位置信号を検出
する位置信号検出ステップと、位置信号検出ステップに
より検出されたn個の位置信号のうち運転状態に応じて
使用する位置信号を選択することによって使用する位置
信号の数を変更する位置信号切り替えステップと、を備
えたので、従来よりも検出誤差が小さくなり正確な位置
が検出でき、回転数のハンチングなどの起こらない信頼
性の高い電動機の駆動を行うことができる。また、速度
に応じて位置検出手段の位置信号を選択して用いること
ができるので、広範囲で効率良く安定した電動機の駆動
を行うことができる。In the motor control method according to the twelfth aspect of the present invention, n (n: n) having a fixed phase relationship with an induced voltage generated in a synchronous motor or an induced voltage generated in a winding of the synchronous motor. A position signal detecting step of detecting (integral number of 1 or more) position signals, and a position to be used by selecting a position signal to be used in accordance with the operation state from the n position signals detected by the position signal detecting step. A position signal switching step of changing the number of signals, the detection error is smaller than in the past, an accurate position can be detected, and a highly reliable motor drive that does not cause hunting of the rotational speed or the like is performed. Can be. Further, since the position signal of the position detecting means can be selected and used in accordance with the speed, it is possible to efficiently and stably drive the electric motor over a wide range.
【図1】 本発明の実施の形態1を表す同期電動機駆動
システムを示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a synchronous motor drive system according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施の形態1を表す制御手段の構成
の一例について説明した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施の形態1を表す3相分の位置信
号波形の一例を表す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a position signal waveform for three phases according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態1における運転状態によ
り使用する位置センサーの信号数を切り替える場合の適
用例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an application example in the case where the number of signals of a position sensor to be used is switched according to the driving state according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態2における位相角度θに
ついて説明した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a phase angle θ according to the second embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の実施の形態2における誘起電圧、印
加電圧、ロータ(回転子)磁束の関係を表した図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship among an induced voltage, an applied voltage, and a magnetic flux of a rotor (rotor) according to a second embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の実施の形態2を表す進み位相リセッ
ト制御を行う場合の制御手段の構成の一例を表した図で
ある。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit when performing advanced phase reset control according to the second embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施の形態2を表す進み位相リセッ
ト制御の様子を表す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a state of advanced phase reset control according to the second embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施の形態2における進み位相リセ
ット制御により電流が低下する様子を説明するための図
である。FIG. 9 is a diagram for explaining a state where a current is reduced by advanced phase reset control according to the second embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施の形態3を表すオフセット制
御を行う場合の制御手段3の構成の一例を表した図であ
る。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit 3 when performing offset control according to the third embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の実施の形態3を表す失速制御を行
う場合の制御手段3の構成の一例を表す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit 3 when performing stall control according to a third embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の実施の形態3を表す進み位相角度
オフセット制御および失速制御に至る判定方法を説明す
るためのフローチャート図である。FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of determining leading phase angle offset control and stall control according to a third embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の実施の形態3を表すオフセット制
御および失速制御時の電圧と回転数の変化の様子を表し
た図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a state of a change in voltage and rotation speed during offset control and stall control according to the third embodiment of the present invention.
【図14】 従来の同期電動機駆動回路の構成を表す概
略図を示す。FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional synchronous motor drive circuit.
【図15】 ホールICを使用した場合の回転数と漏れ
磁束の関係を表す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a rotation speed and a leakage magnetic flux when a Hall IC is used.
【図16】 電動機回転数と電流の関係を表す図であ
る。FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship between a motor rotation speed and a current.
1 電源、2 位置検出手段、3 制御手段、4 コン
バータ、5 電動機駆動手段(インバータ)、6 固定
子、7 回転子、10 電流検出手段、20位置セン
サ、30 電動機、31 制御手段。101 回転数検
出手段、102位置信号切り替え手段、103 回転数
指令手段、104 電圧位相決定手段、105 通電波
形形成手段、120 回転子位置検出手段、121 位
相変更手段、124 電圧・位相決定手段、125 通
電波形形成手段、131 回転数記憶手段、132 位
相制御手段、133 電圧決定手段、134 電圧記憶
手段、137 回転数決定手段、138 電圧決定手
段。1 power supply, 2 position detection means, 3 control means, 4 converter, 5 motor drive means (inverter), 6 stator, 7 rotor, 10 current detection means, 20 position sensor, 30 motor, 31 control means. 101 rotation speed detection means, 102 position signal switching means, 103 rotation speed command means, 104 voltage phase determination means, 105 conduction waveform formation means, 120 rotor position detection means, 121 phase change means, 124 voltage / phase determination means, 125 Energization waveform forming means, 131 rotation number storage means, 132 phase control means, 133 voltage determination means, 134 voltage storage means, 137 rotation number determination means, 138 voltage determination means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 泰堂 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 勝彦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5H560 AA01 BB04 BB12 DA03 DA12 DA17 DA18 DA19 DA20 DB14 DB20 DC12 EB01 HA02 HA03 XA04 XA11 XA15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Taido Sakamoto, Inventor 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Katsuhiko Saito 2-2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term in Mitsubishi Electric Corporation (reference) 5H560 AA01 BB04 BB12 DA03 DA12 DA17 DA18 DA19 DA20 DB14 DB20 DC12 EB01 HA02 HA03 XA04 XA11 XA15
Claims (12)
対して一定の位相関係を有する位置信号を出力するn
(n:1以上の整数)個の位置検出手段と、前記n個の
位置検出手段により出力されたn個の位置信号のうち運
転状態に応じて使用する位置信号を選択することによっ
て使用する位置信号の数を変更する位置信号切り替え手
段と、前記位置信号切り替え手段により選択された前記
位置信号をもとに前記同期電動機の通電波形を形成する
通電波形形成手段と、前記通電波形形成手段により形成
された通電波形に基づいて前記同期電動機の巻線に電圧
を印加して前記同期電動機を駆動する電動機駆動手段
と、を備えたことを特徴とする電動機駆動システム。An output device outputs a position signal having a constant phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of a synchronous motor.
(N: an integer greater than or equal to 1) position detecting means, and a position to be used by selecting a position signal to be used in accordance with an operation state from among the n position signals output by the n position detecting means. Position signal switching means for changing the number of signals; conduction waveform forming means for forming a conduction waveform of the synchronous motor based on the position signal selected by the position signal switching means; A motor driving means for driving the synchronous motor by applying a voltage to the winding of the synchronous motor based on the supplied current waveform.
置信号の数を切り替えるようにしたことを特徴とする請
求項1に記載の電動機駆動システム。2. The motor drive system according to claim 1, wherein the number of position signals to be used is switched according to the rotation speed of the synchronous motor.
はn個の位置信号を使用し、それ以外の回転数では使用
する位置信号の数をn個より少なくしたことを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の電動機駆動システ
ム。3. The apparatus according to claim 1, wherein n position signals are used at least at the time of start-up or low-speed rotation, and the number of position signals to be used is reduced to less than n at other rotation speeds. 3. The motor drive system according to 2.
期電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記位
置信号に対して前記同期電動機に印加される印加電圧の
位相差を把握して所定値だけ加減することによって前記
位置信号に対する前記印加電圧の位相差を変更する位相
変更手段と、前記位相変更手段によって変更された印加
電圧およびその位相に基いて前記同期電動機を駆動する
ための通電波形を形成する通電波形形成手段と、を備
え、前記回転数検出手段により検出された回転数が目標
回転数から外れている場合に印加する電圧の位相を変更
することによって目標回転数となるようにしたことを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の同期電動機
駆動システム。4. A rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of a synchronous motor based on a position signal from a position detecting means, and a phase difference between an applied voltage applied to the synchronous motor with respect to the position signal is grasped. Phase changing means for changing the phase difference of the applied voltage with respect to the position signal by adding or subtracting a predetermined value, and driving the synchronous motor based on the applied voltage and the phase changed by the phase changing means. Power supply waveform forming means for forming a power supply waveform, the target rotation speed and the target rotation speed by changing the phase of the voltage applied when the rotation speed detected by the rotation speed detection means is out of the target rotation speed The synchronous motor drive system according to any one of claims 1 to 3, wherein:
を検出する位置センサーあるいは前記同前記期電動機の
巻線に流れる電流を検出する電流検出手段を使用するよ
うにしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
記載の同期電動機駆動システム。5. A position sensor for detecting a rotor position of a synchronous motor or a current detector for detecting a current flowing through a winding of said synchronous motor as said position detecting means. Item 5. The synchronous motor drive system according to any one of Items 1 to 4.
圧に対して各々一定の位相関係を有する異なる相の位置
信号を出力するn(n=1、2、3)個の位置検出手段
を設けたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに
記載の同期電動機駆動システム。6. N (n = 1, 2, 3) position detecting means for outputting position signals of different phases each having a fixed phase relationship with respect to an induced voltage generated by a winding of a three-phase synchronous motor. The synchronous motor drive system according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
出手段と、前記同期電動機に印加された電圧値の変化割
合を記憶する電圧記憶手段と、前記回転数検出手段によ
り検出された回転数の変化割合とを記憶する回転数記憶
手段と、前記電圧記憶手段により得られる電圧の変化量
に対する前記回転数記憶手段により得られる回転数の変
化量の変化割合を演算して前記変化割合に応じて前記同
期電動機に印加する印加電圧の位相角度を所定量だけ変
更する位相角制御手段と、を備えたことを特徴とする請
求項1乃至6のいずれかに記載の電動機駆動システム。7. A rotating speed detecting means for detecting a rotating speed of the synchronous motor, a voltage storing means for storing a rate of change of a voltage value applied to the synchronous motor, and a rotating speed detected by the rotating speed detecting means. Rotation rate storage means for storing the change rate of the rotation speed, and the change rate of the change rate of the rotation speed obtained by the rotation speed storage means with respect to the change amount of the voltage obtained by the voltage storage means, and according to the change rate 7. The motor drive system according to claim 1, further comprising: a phase angle control unit that changes a phase angle of an applied voltage applied to the synchronous motor by a predetermined amount.
出手段と、前記同期電動機に印加された電圧値の変化割
合を記憶する電圧記憶手段と、前記回転数検出手段によ
り検出された回転数の変化割合を記憶する回転数記憶手
段と、前記電圧記憶手段により得られる電圧の変化量に
対する前記回転数記憶手段により得られる回転数の変化
量の変化割合に応じて目標回転数を変更する回転数決定
手段と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至7のい
ずれかに記載の電動機駆動システム。8. A rotating speed detecting means for detecting a rotating speed of the synchronous motor, a voltage storing means for storing a rate of change of a voltage value applied to the synchronous motor, and a rotating speed detected by the rotating speed detecting means. Rotation speed storage means for storing a change rate of the rotation speed, and a rotation for changing a target rotation speed in accordance with a change rate of a change rate of the rotation speed obtained by the rotation speed storage means with respect to a change amount of the voltage obtained by the voltage storage means. The motor drive system according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a number determination unit.
は前記同期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対して一
定の位相関係を有する位置信号を検出し、前記誘起電圧
あるいは前記位置信号に対する印加電圧の位相角度と予
め回転数に対応して記憶されている目標位相角度とを比
較して印加する電圧の位相角度が目標位相角度になるよ
うに印加する電圧の位相角度を変更して位相情報を出力
する位相変更ステップと、前記位相変更ステップより得
られる位相情報をもとに前記同期電動機を駆動するため
の通電波形を形成する通電波形形成ステップと、前記通
電波形形成ステップにより形成された通電波形に基づい
て前記同期電動機の巻線に電圧を印加して前記同期電動
機を駆動する電動機駆動ステップと、を備えたことを特
徴とする電動機の制御方法。9. An induced voltage generated in a synchronous motor or a position signal having a fixed phase relationship with an induced voltage generated by a winding of the synchronous motor is detected, and a voltage applied to the induced voltage or the position signal is detected. By comparing the phase angle of the applied voltage with the target phase angle stored in advance corresponding to the number of rotations, the phase information of the applied voltage is changed so that the phase angle of the applied voltage becomes the target phase angle. A phase changing step to output, an energizing waveform forming step of forming an energizing waveform for driving the synchronous motor based on the phase information obtained from the phase changing step, and an energizing waveform formed by the energizing waveform forming step A motor driving step of driving the synchronous motor by applying a voltage to the winding of the synchronous motor based on Your way.
検出ステップを備え、前記回転数検出ステップにて検出
された実回転数が目標回転数になるように印加電圧の電
圧値あるいは位相角度を変更するようにしたことを特徴
とする請求項9に記載の電動機の制御方法。10. A rotating speed detecting step for detecting a rotating speed of a synchronous motor, wherein a voltage value or a phase angle of an applied voltage is adjusted so that an actual rotating speed detected in the rotating speed detecting step becomes a target rotating speed. The method for controlling an electric motor according to claim 9, wherein the method is changed.
する回転数記憶ステップと、前記同期電動機に印加され
た印加電圧の変化割合を記憶する電圧記憶ステップと、
前記回転数記憶ステップより得られる回転数の変化割合
と前記電圧記憶ステップより得られる印加電圧の変化割
合をそれぞれ予め決められた所定値と比較して印加電圧
の位相角度の変更あるいは目標回転数の変更を行う比較
変更ステップと、前記比較変更ステップにより変更され
た前記印加電圧の位相角度の情報あるいは前記目標回転
数の情報をもとに前記同期電動機の回転数を変更して駆
動するための通電波形を形成する通電波形形成ステップ
と、前記通電波形形成ステップにより形成された通電波
形に基づいて前記同期電動機の巻線に電圧を印加して前
記同期電動機を駆動する電動機駆動ステップと、を備え
たことを特徴とする電動機の制御方法。11. A rotation number storage step for storing a change rate of a rotation number of the synchronous motor, a voltage storage step for storing a change rate of an applied voltage applied to the synchronous motor,
The change rate of the rotation speed obtained from the rotation speed storage step and the change rate of the applied voltage obtained from the voltage storage step are respectively compared with predetermined predetermined values to change the phase angle of the applied voltage or to change the target rotation speed. A comparison change step of performing a change, and energization for changing and driving the rotation speed of the synchronous motor based on the information on the phase angle of the applied voltage or the information on the target rotation speed changed in the comparison change step. An energization waveform forming step of forming a waveform, and a motor driving step of applying a voltage to the winding of the synchronous motor based on the energization waveform formed in the energization waveform forming step to drive the synchronous motor. A method for controlling an electric motor, comprising:
いは前記同期電動機の巻線が発生する誘起電圧に対して
一定の位相関係を有するn(n:1以上の整数)個の位
置信号を検出する位置信号検出ステップと、前記位置信
号検出ステップにより検出された前記n個の位置信号の
うち運転状態に応じて使用する位置信号を選択すること
によって使用する位置信号の数を変更する位置信号切り
替えステップと、を備えたことを特徴とする請求項9乃
至請求項11のうちの少なくとも1項に記載の電動機の
制御方法。12. Detecting n (n: an integer of 1 or more) position signals having a fixed phase relationship with an induced voltage generated in a synchronous motor or an induced voltage generated by a winding of the synchronous motor. A position signal detecting step, and a position signal switching step of changing a number of position signals to be used by selecting a position signal to be used according to an operation state among the n position signals detected by the position signal detecting step. The method of controlling an electric motor according to at least one of claims 9 to 11, further comprising:
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